基于稀疏恢復(fù)的傳感器陣列單通道接收系統(tǒng)測(cè)向算法.pdf

1、波達(dá)方向估計(jì)是陣列信號(hào)處理中的一個(gè)重要研究方向，但現(xiàn)有的算法大多基于多通道系統(tǒng)，每個(gè)陣元后都需要相應(yīng)的采樣電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（即“通道”），這在一些小型化或低成本的系統(tǒng)中會(huì)增加硬件規(guī)模，也為射頻電路的設(shè)計(jì)帶來困難。使用傳感器陣列單通道接收系統(tǒng)是解決該問題的一種方案，它以犧牲一部分性能為代價(jià)，降低了系統(tǒng)硬件復(fù)雜度。在單通道系統(tǒng)中，由幅相因子組成的權(quán)矢量在前端對(duì)信號(hào)進(jìn)行加權(quán)求和，將求和后的數(shù)據(jù)傳入后端電路，這樣射頻系統(tǒng)只需要一路采樣和數(shù)模轉(zhuǎn)

2、換電路即可，而且減小了由于通道的不一致性導(dǎo)致的幅相誤差問題。
　　近年來，稀疏恢復(fù)和壓縮感知理論不斷完善，為解決波達(dá)方向估計(jì)問題開辟了新的路徑，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的許多缺點(diǎn)。但目前基于稀疏恢復(fù)理論的單通道系統(tǒng)測(cè)向算法尚不完善，本文在現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，對(duì)該問題進(jìn)行了進(jìn)一步研究，主要工作如下:
　　1.對(duì)于窄帶信號(hào)，從相關(guān)域出發(fā)，構(gòu)建了適用于單通道系統(tǒng)的陣列協(xié)方差矩陣列向量的稀疏模型，并推導(dǎo)了模型誤差的概率分布，從而將波達(dá)方向估計(jì)轉(zhuǎn)

3、化為誤差約束下矩陣l1,二混合范數(shù)最小化的問題，并使用現(xiàn)有的凸優(yōu)化工具包進(jìn)行求解。隨后，結(jié)合波束形成原理和壓縮感知理論，研究了權(quán)矢量的選取，使權(quán)矢量形成主副瓣比適中的波束，并均勻覆蓋整個(gè)方向空間，得到了穩(wěn)定的估計(jì)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)表明所提算法相比其他單通道算法，具有更低的信噪比門限，且同時(shí)適用于非相干信號(hào)和相干信號(hào)。
　　2.對(duì)于信號(hào)頻率未知的情況，針對(duì)慢衰落信道，提出一種單通道系統(tǒng)角度-頻率聯(lián)合估計(jì)算法。首先從數(shù)據(jù)域出發(fā)，對(duì)于波束主瓣范

4、圍內(nèi)的信號(hào)，構(gòu)建了單個(gè)權(quán)矢量下的角度-頻率二維稀疏模型，得到一個(gè)便于求解的LASSO問題。隨后對(duì)于任意方向的信號(hào)，通過多個(gè)權(quán)矢量形成多個(gè)覆蓋全空間的波束，分別處理對(duì)應(yīng)主瓣范圍內(nèi)的信號(hào)，最終通過重構(gòu)誤差判斷信號(hào)的真實(shí)性，進(jìn)行結(jié)果的融合。
　　3.研究了寬帶信號(hào)的單通道波達(dá)方向估計(jì)問題。在所提的窄帶信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)算法的基礎(chǔ)上，分別使用ISSM方法和CSSM方法進(jìn)行分頻處理。仿真實(shí)驗(yàn)表明，CSSM方法更好地利用了子頻帶之間的聯(lián)合信息，