基于矩陣填充的陣列信號降采樣DOA估計方法研究.pdf

1、信號波達方向估計(DOA)是陣列信號處理領域的一個重要分支，在電子偵察、雷達干擾以及雷達定位方面有著廣泛的應用。在陣列信號處理系統(tǒng)中，信號波達方向估計的高分辨、高精度性能可通過增加陣元個數(shù)、提高采樣速率以及發(fā)射寬帶甚至超寬帶信號獲得，但是通過此方法對信號波達方向估計性能提升的同時，需要對海量數(shù)據(jù)進行采樣、傳輸、存儲，其會導致系統(tǒng)的復雜度隨之增加。針對此問題，本文主要研究如何在保證信號波達方向估計高分辨、高精度性能要求下，降低系統(tǒng)復雜度。

2、本文的主要工作以及創(chuàng)新點如下：
　　首先，介紹了陣列信號處理中的基礎數(shù)學知識、常用陣列結構以及遠場窄帶信號的接收模型，詳細分析了線陣接收模型的幾何結構和陣列流型矢量。對基于子空間分解類信號波達方向估計的MUSIC算法和ESPRIT算法的原理和實現(xiàn)步驟進行了詳細的介紹，并對兩種算法進行理論仿真分析。研究了矩陣填充理論在信號波達方向估計中應用的可行性，對現(xiàn)階段矩陣填充中最常用的奇異值閾值(SVT)算法、增廣拉格朗日乘子法(ALM)算法

3、、加速近似梯度(APG)算法的實現(xiàn)原理和步驟進行了介紹，并對其進行算法的MATLAB仿真和分析。
　　其次，在陣列信號處理中信號波達方向估計的研究背景下，針對現(xiàn)階段的發(fā)展現(xiàn)狀以及一些需要亟待解決的問題，采用矩陣填充理論和信號波達方向估計相結合的方法，解決在信號波達方向估計高分辨、高精度性能要求下，系統(tǒng)復雜度高的問題。
　　最后，介紹了基于快拍矩陣補全的降采樣DOA估計方法的實現(xiàn)原理，給出了實現(xiàn)步驟，并根據(jù)其實現(xiàn)步驟進行理論仿

4、真和算法驗證。首次將Hankel矩陣應用到DOA估計中，提出了基于Hankel矩陣補全的降采樣DOA估計方法。此方法是對觀測矩陣按行采用矩陣填充補全缺失數(shù)據(jù)，利用對觀測數(shù)據(jù)矩陣排列之后的Hankel矩陣所具有的低秩性和強非相關性實現(xiàn)對觀測矩陣的高概率補全，在降低系統(tǒng)采樣率的前提下保證了DOA估計的高性能。基于Hankel矩陣補全的降采樣DOA估計方法是通過降低系統(tǒng)的采樣率，達到降低系統(tǒng)復雜度的目的，理論仿真表明本文所論述算法能夠在保證信