基于非圓信號(hào)的高分辨率波達(dá)方向估計(jì)算法研究.pdf

1、近年來(lái)，利用信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性提升波達(dá)方向(DOA)估計(jì)算法的性能已經(jīng)成為陣列信號(hào)處理的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。其中，非圓信號(hào)因在陣列孔徑拓展和估計(jì)精度提升等方面的優(yōu)異性能，更是獲得了越來(lái)越多的關(guān)注。非圓信號(hào)是指統(tǒng)計(jì)特性不具有旋轉(zhuǎn)不變性的信號(hào)類(lèi)型，其在現(xiàn)代通信領(lǐng)域十分常見(jiàn)，如AM、BPSK和UQPSK等信號(hào)。同時(shí)，隨著現(xiàn)代雷達(dá)和通信等系統(tǒng)對(duì)DOA估計(jì)分辨率和估計(jì)精度的要求不斷提高，對(duì)于高性能DOA估計(jì)算法的需求也日漸迫切。因此，基于非圓信號(hào)的高分

2、辨DOA估計(jì)算法研究具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。目前對(duì)此問(wèn)題的研究雖然取得了一定的成果，但是針對(duì)任意非圓率信號(hào)和相干非圓信號(hào)等方面的研究尚不充分。本論文在現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，主要工作可以簡(jiǎn)要概括如下:
　　1.為提高任意非圓率信號(hào)的DOA估計(jì)性能，我們將信號(hào)的非圓特性和陣列的中心對(duì)稱(chēng)特性相結(jié)合，提出了基于中心對(duì)稱(chēng)陣列的高分辨DOA估計(jì)算法。實(shí)際應(yīng)用中的多數(shù)陣列都屬于中心對(duì)稱(chēng)陣列，如均勻線(xiàn)陣、對(duì)稱(chēng)

3、線(xiàn)陣和均勻面陣等。由于中心對(duì)稱(chēng)陣列的陣元關(guān)于中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)，則對(duì)稱(chēng)陣元接收遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)時(shí)，相對(duì)中心點(diǎn)的時(shí)延正好相反。因此，陣列導(dǎo)向矢量具有共軛對(duì)稱(chēng)特性。聯(lián)合利用導(dǎo)向矢量的共軛對(duì)稱(chēng)性和信號(hào)的非圓特性，可以直接得到各個(gè)信號(hào)入射方向?qū)蚴噶康墓烙?jì)。再根據(jù)導(dǎo)向矢量和DOA的關(guān)系，就可以求解出所有的入射角度。我們不僅給出了一維DOA估計(jì)方法，而且以均勻面陣和均勻圓陣為例，給出了二維的DOA估計(jì)方法。并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提算法在分辨率、估計(jì)精度和對(duì)噪聲的

4、魯棒性等方面的顯著優(yōu)勢(shì)。
　　2.對(duì)于多徑傳播條件下的非圓信號(hào)DOA估計(jì)，由于存在相干信號(hào)，信號(hào)協(xié)方差矩陣秩缺，導(dǎo)致傳統(tǒng)高分辨算法失效。對(duì)此，我們提出一種分組處理相干非圓信號(hào)的DOA估計(jì)算法。首先，通過(guò)利用非圓特性估計(jì)各組的組導(dǎo)向矢量，并同時(shí)利用前向和后向的組導(dǎo)向矢量進(jìn)行Toeplitz矩陣重構(gòu)，得到各組對(duì)應(yīng)的合成矩陣。對(duì)這些矩陣進(jìn)行分解，就可以利用傳統(tǒng)高分辨算法得到各組的初始DOA估計(jì)。為進(jìn)一步提高估計(jì)精度，利用各組初始的估計(jì)結(jié)