空間譜估計算法性能分析.pdf

1、空間譜估計是通過空間多個傳感器陣列來檢測信號并對其進行定位，主要目的是提高角度估計的精度和角度分辨率，以及在盡可能不降低算法性能的前提下，提高算法的運算速度?？臻g譜超分辨算法估計角度的結(jié)果可以突破瑞利限制，它以優(yōu)越的分辨和估計性能廣泛的應(yīng)用在通信、雷達等領(lǐng)域。
　　MUSIC算法是子空間類超分辨算法的經(jīng)典代表，它的提出是空間譜超分辨算法研究中的一個里程碑。本文首先對經(jīng)典的MUSIC算法、ESPRIT算法和波束空間的MUSIC算法進

2、行了簡要介紹，并對其進行了仿真和性能比較分析。MUSIC算法在大信噪比、大快拍數(shù)的條件下具有很高的估計精度、分辨率以及算法穩(wěn)健性，在理想情況下，其算法性能接近于克拉美-羅界。但是子空間類超分辨算法涉及到對協(xié)方差矩陣的估計及對其進行特征分解，計算量大，限制了其在工程中的應(yīng)用。
　　為了避免對協(xié)方差矩陣進行特征分解，研究了非特征分解的MUSIC算法。主要介紹了基于數(shù)據(jù)共軛重排的MUSIC算法、基于空間平滑差分的MUSIC算法、基于維納

3、濾波結(jié)構(gòu)的MUSIC算法以及本文提出的基于施密特正交化的MUSIC算法。對這些算法進行了仿真并對比分析其性能，仿真試驗結(jié)果表明在大信噪比(15dB以上)時，這些算法的性能接近于MUSIC算法。
　　針對MUSIC算法對大快拍數(shù)的要求，接下來研究了一次快拍的MUSIC算法。一次快拍可利用的數(shù)據(jù)少，因此算法對信噪比、噪聲及信源個數(shù)的要求比較高。本文重點研究了降維的MUSIC算法、基于Hankel矩陣的MUSIC算法和一次快拍下基于維納

4、濾波結(jié)構(gòu)的MUSIC算法。這些算法均需要對陣列進行降維處理，減少了陣列有效孔徑，降低了天線的自由度。最后對這些算法進行了仿真分析，小信噪比時算法性能相對于大快拍數(shù)條件下的MUSIC算法有所下降。
　　最后針對高頻地波雷達中信號處理的特點，即經(jīng)過距離、多普勒處理后，然后檢測處理判定目標(biāo)譜峰區(qū)域，然后針對特定的距離、多普勒單元進行角度超分辨估計。本文推導(dǎo)了高頻雷達中一次快拍 DOA估計時的頻域陣列模型，仿真試驗驗證了降維后噪聲子空間和