二維波達(dá)方向估計(jì)方法研究.pdf

1、二維波達(dá)方向(DOA)估計(jì)方法廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲納、通信和地震學(xué)等領(lǐng)域。近年來提出了很多二維波達(dá)方向的估計(jì)方法，其中具有代表性的為基于空域信號(hào)二維特征結(jié)構(gòu)的高分辨技術(shù)。然而，對(duì)于采用多維搜索的二維DOA估計(jì)技術(shù)，計(jì)算量很大而不易于實(shí)際應(yīng)用；對(duì)于采用分維處理的二維DOA估計(jì)技術(shù)，由于需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行配對(duì)，在低信噪比、小的角間距下或者復(fù)雜的信號(hào)傳播環(huán)境情況下，就會(huì)出現(xiàn)配對(duì)錯(cuò)誤，從而不能獲得正確的參數(shù)估計(jì)。 本文的主要工作是對(duì)常用陣列的

2、二維DOA估計(jì)特性進(jìn)行研究，針對(duì)不同的陣列和信號(hào)，分析了已有算法的不足，提出了幾種無需參數(shù)配對(duì)的計(jì)算量較低的二維DOA估計(jì)方法。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新之處概括如下： 1．針對(duì)雙平行均勻線性陣列，提出了一種解耦二維DOA估計(jì)方法。與現(xiàn)有的基于雙平行線陣的算法不同，該方法不僅能估計(jì)更多信號(hào)的二維DOA，還獲得了更高的估計(jì)精度。根據(jù)雙平行均勻陣列的特點(diǎn)，進(jìn)一步給出了基于多項(xiàng)式求根的二維到達(dá)角估計(jì)方法。給出了雙平行陣列的CRB(Cramer-R

3、ao Bound)，最后采用前后向空間平滑技術(shù)把其推廣到處理相關(guān)信號(hào)源的情況。 2．針對(duì)基于雙平行均勻線性陣列的現(xiàn)有DOA矩陣法存在的一維角度兼并問題，通過合理設(shè)計(jì)陣列流形，提出了一種基于聯(lián)合對(duì)角化技術(shù)的DOA矩陣方法。該方法較好的解決了現(xiàn)有DOA矩陣法存在的一維角度兼并問題，并且無需二維譜峰搜索和參數(shù)配對(duì)，改善了陣列的角估計(jì)性能。然后，新方法被推廣到應(yīng)用于由任意triplets(三元子陣)組成的陣列，通過調(diào)整triplets間

4、的距離可以獲得更高的分辨力。 3．在一些應(yīng)用中，信號(hào)常常具有不同的譜。利用信號(hào)的時(shí)域信息，可以有效的擴(kuò)展陣列孔徑，避免陣列校正等等。針對(duì)原空時(shí)DOA矩陣法不能估計(jì)在某些曲面內(nèi)的信號(hào)的缺點(diǎn)，提出了一種基于聯(lián)合對(duì)角化空時(shí)協(xié)方差矩陣的二維DOA估計(jì)方法。通過聯(lián)合對(duì)角化全部或部分空時(shí)DOA矩陣，新方法比原空時(shí)DOA矩陣法獲得了兩方面的性能增強(qiáng)。第一，解決了原空時(shí)DOA矩陣法在某些曲面存在的角度兼并問題；第二，在低信噪比下，其估計(jì)性能得到

5、了改善。最后把該方法推廣到任意陣列的二維DOA估計(jì)。 4．對(duì)于非高斯信號(hào)，高階統(tǒng)計(jì)量包含了有效的統(tǒng)計(jì)信息，并且具有許多良好性質(zhì)，如抑制任意加性高斯噪聲、陣列校正與孔徑擴(kuò)展等。針對(duì)相互獨(dú)立的非高斯窄帶信號(hào)，提出了基于聯(lián)合對(duì)角化技術(shù)的累量域二維DOA矩陣方法。利用陣列的結(jié)構(gòu)，該方法構(gòu)造幾個(gè)子陣，然后通過聯(lián)合對(duì)角化獲得二維角估計(jì)。其適合存在一維角兼并的情況。 5．在實(shí)際中所遇到的很多信號(hào)和噪聲都是非高斯的。在非高斯情況下，若仍