窄帶相干信號(hào)DOA估計(jì)算法研究.pdf

1、波達(dá)方向（Direction of arrival,DOA）估計(jì)是陣列信號(hào)處理的重要方向之一，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、聲吶、地震學(xué)、雷達(dá)等領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已提出了許多經(jīng)典的超分辨DOA估計(jì)算法。但是在實(shí)際環(huán)境中，由于多徑傳播與人為干擾的存在，導(dǎo)致入射信號(hào)中存在相關(guān)信號(hào)，經(jīng)典的DOA估計(jì)算法不能有效估計(jì)相關(guān)信源的波達(dá)方向。針對(duì)相干信源的DOA估計(jì)問題，研究者也提出了許多解相干算法，但是在實(shí)際運(yùn)用時(shí)存在許多限制。尋求精度高、計(jì)算量小、陣元

2、利用率高且穩(wěn)定的解相干波達(dá)方向估計(jì)算法成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，本文通過研究分析已有的經(jīng)典去相關(guān)預(yù)處理方法的原理，給出了幾種改進(jìn)的解相干DOA估計(jì)算法。
　　本文主要研究窄帶相干信號(hào)的DOA估計(jì)。首先，建立了相干信號(hào)與獨(dú)立信號(hào)的數(shù)學(xué)模型，討論分析了傳統(tǒng)的DOA估計(jì)算法，主要包括波束形成法、最小方差方法、MUSIC算法、ESPRIT算法，分析了傳統(tǒng)DOA估計(jì)算法原理與特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明，除波束形成法外，其他算法均不能解相干。其次，分析

3、了目前常見的解相干DOA估計(jì)算法的原理，主要包括，空間平滑法、前后空間平滑法、特征矢量矩陣重構(gòu)算法、互相關(guān)矢量矩陣重構(gòu)算法、Toeplitz矩陣重構(gòu)算法、修正MUSIC算法。其中，空間平滑算法與矢量矩陣重構(gòu)算法 DOA估計(jì)精度較高，但是陣列孔徑利用率較低。Toeplitz矩陣重構(gòu)算法穩(wěn)健性較高，但是估計(jì)精度較低。修正MUSIC算法雖然可以解相干，但是可估計(jì)信源數(shù)有限。最后，以經(jīng)典解相干算法為基礎(chǔ)給出了三種改進(jìn)解相干算法:
　　1.

4、利用Toeplitz矩陣解相干原理，結(jié)合特征矢量矩陣重構(gòu)方法，給出一種改進(jìn)的矩陣重構(gòu)算法，該算法陣元利用率高，且算法低信噪比性能比空間平滑法好。
　　2.利用空間平滑解相干原理，結(jié)合投影矩陣方法與實(shí)值技術(shù)，對(duì)投影矩陣方法進(jìn)行改進(jìn)以達(dá)到解相干的目的。實(shí)驗(yàn)證明，該算法性能優(yōu)于前后向空間平滑法，且計(jì)算量較小。
　　3.針對(duì)獨(dú)立信源與相干信源共存信號(hào)模型的DOA估計(jì)問題，利用差分技術(shù)結(jié)合時(shí)間平滑算法，給出一種基于差分的時(shí)間平滑算法。