非均勻采樣下超分辨DOA估計研究.pdf

1、基于天線陣列的超分辨到達角（Direction-Of-Arrival，DOA）估計是當前空間譜估計技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點，由于超分辨算法的測向性能受陣列孔徑、信噪比及快拍數(shù)等的限制而難以達到理論性能，對超分辨算法測向性能改善的研究一直是廣大學(xué)者們追求的目標。從信號前端采樣來看，在時域經(jīng)典采樣理論和信號處理理論的引導(dǎo)下，現(xiàn)有的DOA估計算法均建立在以均勻采樣為基礎(chǔ)的Nyquist采樣定理的框架下，本文采用理論分析研究和仿真實驗相結(jié)合的方法，將

2、時域的非均勻采樣拓展到空域陣列信號處理，以陣列非均勻采樣下的輸出數(shù)據(jù)為處理對象，研究了基于非均勻空域采樣的超分辨DOA估計的幾個關(guān)鍵技術(shù)，同時進行了理論分析和推導(dǎo)，并通過仿真實驗驗證了所提出算法的有效性、可行性和魯棒性。本文所取得的研究成果包括以下幾個方面：
　　1)將時域的非均勻采樣拓展到空域DOA估計中，提出了一種基于陣列非均勻空域采樣的DOA估計性能改善方法。通過構(gòu)造陣元上的基于幅值的非均勻空域采樣時間函數(shù)，利用非均勻采樣的

3、時間間隔的隨機性，實現(xiàn)了陣列輸出信號信噪比的提高，改善了DOA估計的性能。提出了一種聯(lián)合估計策略，通過對每次獨立實驗的估計值先聚類，再基于接收信號信噪比進行加權(quán)平均，改善到達角估計的性能，尤其對低信噪比下MUSIC算法的估計成功概率低于1時。
　　2)根據(jù)陣元間距大于半波長時混疊到達角和真實到達角的位置區(qū)域，提出一種基于虛擬陣列變換的觀察區(qū)域適當增大陣元間距的到達角估計方法。因為實際待測入射信號源的到達角的空間分布任意，需要基于額

4、外的預(yù)處理技術(shù)零化觀察區(qū)域以外其他方向上的入射信號源。針對這一問題引入計算物理陣元間的四階累積量構(gòu)造虛擬擴展陣列，同時聯(lián)合無需特征分解的傳播算子算法，提出一種基于四階累積量的到達角DOA估計，分析了其陣列擴展性質(zhì)。該方法可以處理多于陣元個數(shù)的信號，既不需要特征分解，也不需要譜峰搜索，具有較低的計算復(fù)雜度。
　　3)針對實際應(yīng)用中強弱信號共存的場景，提出了一種基于零點成形技術(shù)的弱信號到達角方法。首先利用常規(guī)的空間譜算法估計出強信號的