非均勻采樣下超分辨DOA估計(jì)研究.pdf

1、基于天線陣列的超分辨到達(dá)角（Direction-Of-Arrival，DOA）估計(jì)是當(dāng)前空間譜估計(jì)技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，由于超分辨算法的測(cè)向性能受陣列孔徑、信噪比及快拍數(shù)等的限制而難以達(dá)到理論性能，對(duì)超分辨算法測(cè)向性能改善的研究一直是廣大學(xué)者們追求的目標(biāo)。從信號(hào)前端采樣來(lái)看，在時(shí)域經(jīng)典采樣理論和信號(hào)處理理論的引導(dǎo)下，現(xiàn)有的DOA估計(jì)算法均建立在以均勻采樣為基礎(chǔ)的Nyquist采樣定理的框架下，本文采用理論分析研究和仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，將

2、時(shí)域的非均勻采樣拓展到空域陣列信號(hào)處理，以陣列非均勻采樣下的輸出數(shù)據(jù)為處理對(duì)象，研究了基于非均勻空域采樣的超分辨DOA估計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)進(jìn)行了理論分析和推導(dǎo)，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出算法的有效性、可行性和魯棒性。本文所取得的研究成果包括以下幾個(gè)方面：
　　1)將時(shí)域的非均勻采樣拓展到空域DOA估計(jì)中，提出了一種基于陣列非均勻空域采樣的DOA估計(jì)性能改善方法。通過(guò)構(gòu)造陣元上的基于幅值的非均勻空域采樣時(shí)間函數(shù)，利用非均勻采樣的

3、時(shí)間間隔的隨機(jī)性，實(shí)現(xiàn)了陣列輸出信號(hào)信噪比的提高，改善了DOA估計(jì)的性能。提出了一種聯(lián)合估計(jì)策略，通過(guò)對(duì)每次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的估計(jì)值先聚類，再基于接收信號(hào)信噪比進(jìn)行加權(quán)平均，改善到達(dá)角估計(jì)的性能，尤其對(duì)低信噪比下MUSIC算法的估計(jì)成功概率低于1時(shí)。
　　2)根據(jù)陣元間距大于半波長(zhǎng)時(shí)混疊到達(dá)角和真實(shí)到達(dá)角的位置區(qū)域，提出一種基于虛擬陣列變換的觀察區(qū)域適當(dāng)增大陣元間距的到達(dá)角估計(jì)方法。因?yàn)閷?shí)際待測(cè)入射信號(hào)源的到達(dá)角的空間分布任意，需要基于額

4、外的預(yù)處理技術(shù)零化觀察區(qū)域以外其他方向上的入射信號(hào)源。針對(duì)這一問(wèn)題引入計(jì)算物理陣元間的四階累積量構(gòu)造虛擬擴(kuò)展陣列，同時(shí)聯(lián)合無(wú)需特征分解的傳播算子算法，提出一種基于四階累積量的到達(dá)角DOA估計(jì)，分析了其陣列擴(kuò)展性質(zhì)。該方法可以處理多于陣元個(gè)數(shù)的信號(hào)，既不需要特征分解，也不需要譜峰搜索，具有較低的計(jì)算復(fù)雜度。
　　3)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中強(qiáng)弱信號(hào)共存的場(chǎng)景，提出了一種基于零點(diǎn)成形技術(shù)的弱信號(hào)到達(dá)角方法。首先利用常規(guī)的空間譜算法估計(jì)出強(qiáng)信號(hào)的