近場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)混合信源DOA估計(jì)算法研究.pdf

1、被動(dòng)信源定位是陣列信號(hào)處理領(lǐng)域的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容，在雷達(dá)、通信、聲吶、地震勘測(cè)等方面有著廣泛的應(yīng)用，具有重要的研究意義與應(yīng)用價(jià)值。在過(guò)去，大量針對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)信源的高分辨DOA估計(jì)算法被提出，但是，在某些特殊的場(chǎng)合，可能部分信源位于遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，而另外的信源位于近場(chǎng)區(qū)。在這種近場(chǎng)信源與遠(yuǎn)場(chǎng)信源共同存在的特殊情況下，已有的遠(yuǎn)場(chǎng)或近場(chǎng)定位算法已不再適用，因此，研究近場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)混合信源定位具有重要的意義與價(jià)值。
　　大部分DOA估計(jì)算法是利用陣元接收數(shù)據(jù)

2、的二階統(tǒng)計(jì)特性，它只能對(duì)平穩(wěn)的高斯噪聲進(jìn)行抑制，對(duì)于非高斯噪聲則無(wú)法消除。與二階統(tǒng)計(jì)量相比，高階累積量因其具有盲高斯性、強(qiáng)魯棒性等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。另外，目前很多算法僅局限于均勻線陣，由于其陣列孔徑損失導(dǎo)致信源參數(shù)估計(jì)精度不高。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，稀疏陣列得到了廣泛的關(guān)注，相對(duì)于均勻陣列，稀疏布陣可以擴(kuò)大陣列孔徑，提高參數(shù)的估計(jì)精度，減小實(shí)際應(yīng)用的成本。本文針對(duì)上述近遠(yuǎn)場(chǎng)混合信源定位中存在估計(jì)精度低、陣列孔徑損失大的問(wèn)題進(jìn)行研究，提出了一些

3、性能優(yōu)越的算法，其創(chuàng)新性工作主要如下：
　　1.針對(duì)二階統(tǒng)計(jì)量精度差、稀疏重構(gòu)算法無(wú)法抑制噪聲項(xiàng)的問(wèn)題，提出了一種基于四階累積量稀疏重構(gòu)的混合信源定位算法。通過(guò)陣列接收數(shù)據(jù)的四階累積量計(jì)算，構(gòu)造了兩個(gè)特殊的四階累積量矩陣，抑制了噪聲項(xiàng)。其中一個(gè)僅與信源角度有關(guān)，另一個(gè)包含信源角度和距離兩個(gè)參數(shù)。利用這兩個(gè)矩陣構(gòu)造稀疏表示模型，通過(guò)對(duì)矩陣的奇異值分解減少了計(jì)算復(fù)雜度且進(jìn)一步抑制了噪聲，最后利用加權(quán)l(xiāng)1范數(shù)模型求解實(shí)現(xiàn)信源的DOA估計(jì)

4、。該算法避免了陣列孔徑損失，無(wú)需選取平衡重構(gòu)殘差與解稀疏性的正則化參數(shù)，且無(wú)需二維搜索，近場(chǎng)信源的角度和距離參數(shù)自動(dòng)配對(duì)。
　　2.針對(duì)混合信源定位中存在陣列孔徑損失的問(wèn)題，提出了一種基于稀疏對(duì)稱陣列的混合信源定位方法。首先通過(guò)不同子陣接收數(shù)據(jù)的四階累積量運(yùn)算構(gòu)造出幾個(gè)僅包含信源角度的四階累積量向量，該向量的相位部分變化與均勻線陣相同。由四階累積量向量構(gòu)造出一個(gè)Toeplitz矩陣，然后通過(guò)MUSIC算法估計(jì)出近場(chǎng)源和遠(yuǎn)場(chǎng)源的角度