相干信源DOA估計算法研究.pdf

1、相干信源DOA估計是陣列信號處理的一個研究熱點，在雷達、通信、聲吶等領域有著廣泛的應用前景。針對相干信源的DOA估計問題，各國學者提出了不少算法，這些算法大致可分為兩類，一類是降維類處理算法，另一類是非降維類處理算法。 空間平滑技術是目前一種較有效的降維類解相干處理算法。對相干信號源的DOA估計具有理想的性能，其計算量小，便于實現(xiàn)，但它是通過犧牲陣列有效陣元數(shù)來換取解相干能力的，陣列孔徑有一定的損失，且在低信噪比條件下算法性能較

2、差。 論文圍繞空間平滑類算法以及算法存在的一些問題做了研究，在已有成果的基礎上提出了改進方案，論文主要工作包括： 1.分析了傳統(tǒng)的陣列信號DOA估計算法：MUSIC算法和ESPRIT算法。指出傳統(tǒng)算法在相干信號源情況下將會失效，并給出了計算機仿真結果。 2.分析了空間平滑類算法的解相干原理，介紹了三種較有效的空間平滑類算法：前向空間平滑算法、前后向空間平滑算法和改進的前后向空間平滑算法。其中，前/前后向空間平滑算

3、法都只用到子陣的自相關信息，而忽略了子陣的互相關信息，導致了一定的信息損失。而改進的前后向空間平滑算法則克服了這一缺陷，使陣元的有效孔徑減少程度降低到最小，提高了解相干能力。這幾種空間平滑類算法都以犧牲天線的有效陣元數(shù)為前提，因此減少了可分辨信號源的數(shù)目。 3.針對空間平滑算法減少有效陣元數(shù)這一問題，分析了修正的MUSIC算法(MMUSIC算法)。該算法不以減少陣元的有效孔徑為前提，可將信號源間的相關系數(shù)降低為原來的63％。但是

4、，MMUSIC算法的缺陷在于當相鄰兩個相干信源的角度間隔較小時，算法的估計性能惡化。因此，作者提出了基于互相關矩陣的MMUSIC相干信源DOA估計算法，該算法可準確估計相隔角度為1°的兩個相干信號源，使相鄰信號源的DOA估計性能得改善。 4.理想情況下陣列接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣具有Toeplitz性質(zhì)，而實際情況中，由于有限次快拍和系統(tǒng)誤差的影響，協(xié)方差矩陣的Toeplitz性能被破壞。針對這一問題，作者提出了基于Toeplitz