相干信號的高分辨率測向技術(shù)研究.pdf

1、隨著陣列信號處理理論及其實(shí)際應(yīng)用的快速發(fā)展,波達(dá)方向估計(DOA:directionofarrival)理論與技術(shù)也已經(jīng)日益成熟。在實(shí)際環(huán)境中,由于云層、山峰和建筑物等的自然反射影響,以及人為的有意或無意的干擾,相干信號大量存在,對含有不相關(guān)信號和相干信號的混合信號進(jìn)行DOA估計具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。與不相關(guān)信號相比,使用空間譜方法對相干信號進(jìn)行DOA估計時會直接導(dǎo)致相關(guān)矩陣產(chǎn)生秩損,從而使的傳統(tǒng)的適用于不相關(guān)信號的高分辨率子空間類DOA

2、估計算法失效。目前該領(lǐng)域有許多國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行研究,試圖找到精度更高、計算更簡便、陣元利用率更高并且魯棒性更好的相干信號DOA估計算法。本文對相干信號的DOA估計方法進(jìn)行了研究,基于矩陣重構(gòu)法和擴(kuò)展陣列提出了一些性能優(yōu)越的有效算法。
　　1.提出了一種基于額外輔助參考陣元的協(xié)方差矩陣重構(gòu)算法(ABMR:Additional-reference-sensorBasedMatrixreconstructionmethod)。該算法由參考

3、陣元的輸出和陣列輸出的互協(xié)方差構(gòu)成新的Toeplitz矩陣,陣列中不含有陣元的自相關(guān)噪聲,適用于非均勻的高斯白噪聲環(huán)境,同時繼承了矩陣重構(gòu)類算法和傳播算子算法計算量小的優(yōu)點(diǎn)。理論證明了在一維DOA估計中,使用均勻線形陣列(ULA:uniformlineararray)時只要入射信號波數(shù)小于陣元個數(shù)的一半,無論信號是否相干,該算法就可以成功解相干并得到信號波的DOA估計。然后該方法被擴(kuò)展到二維DOA估計中,分別結(jié)合L形陣列(LSA:L-s

4、hapedarray)和雙平行均勻線陣(2PULA:twoparalleluniformlineararrays)實(shí)現(xiàn)了基于ABMR算法的相干信號DOA估計。
　　2.分析了陣元間距對測向模糊的影響,結(jié)合ABMR算法和擴(kuò)展陣列,提出了一維線形擴(kuò)展孔徑陣列和二維L形擴(kuò)展孔徑陣列,用相應(yīng)的低精度DOA估計對周期性模糊的高精度DOA估計的模糊,從而獲得高精度無模糊DOA估計,提高了信號入射角估計的精度,并通過了仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了方法的有

5、效性。
　　3.提出了一種二維擴(kuò)展陣型及基于該陣型的解相干算法。該陣型是對傳統(tǒng)子陣劃分的該進(jìn),由標(biāo)準(zhǔn)子陣在跡陣上擴(kuò)展而成,并將過去沒有關(guān)注過的跡陣納入到DOA估計中,提高了二維DOA估計的精度;同時基于二維擴(kuò)展陣列對傳統(tǒng)的矩陣重構(gòu)法進(jìn)行改進(jìn),使其應(yīng)用于相干信號的二維DOA估計時具有更大的有效陣列孔徑。
　　4.在傳統(tǒng)前向矩陣重構(gòu)法的基礎(chǔ)上引入了后向重構(gòu)矩陣,聯(lián)合前向重構(gòu)矩陣和后向重構(gòu)矩陣可以構(gòu)成新的前后向重構(gòu)矩陣,該矩陣的秩