子空間相交方位估計方法性能分析.pdf

1、目標(biāo)方位估計是陣列信號處理的一個重要研究方向。采用大孔徑陣列可以提高聲納性能，增加目標(biāo)探測距離。但隨著陣列尺寸的增大，必須考慮海洋中多途效應(yīng)(或多號簡正波)的影響。子空間相交目標(biāo)方位估計方法能夠有效地抑制多途效應(yīng)對水下大孔徑陣列估計源方位的影響，且與匹配場方法相比大大降低了計算量。 由于多途效應(yīng)的影響，一般基于平面波模型的大孔徑陣列目標(biāo)方位估計方法的空間譜峰可能出現(xiàn)分裂或偏離，且方位角越接近端射方向，這種現(xiàn)象越顯著。SI能夠很好

2、地抑制多途效應(yīng)產(chǎn)生的譜分裂或偏移現(xiàn)象，但由于陣列響應(yīng)矩陣(ARM)側(cè)射方位附近不滿秩，輸出出現(xiàn)高臺為檢測盲區(qū)，穩(wěn)定性較差。最小二乘子空間相交方法(LssI)和噪聲加載子空間相交方法(WASI)改善了SI的穩(wěn)定性，但前提都假設(shè)源個數(shù)已知，且計算量大。本文期望尋求一種算法簡單的SI方法，并能放寬對源個數(shù)的依賴。 本文首先分析了子空間相交方法(SI)的性能和源個數(shù)估計對其影響。證明了算法自身對信源數(shù)目估計有一定的寬容性，源個數(shù)估計多時

3、對輸出幅值造成一定影響，但對DOA估計影響較小。其次針對SI的檢測盲區(qū)和穩(wěn)定性差，提出一種改進的子空間相交方法(MSI)，該方法把ARM的協(xié)方差矩陣特征分解，選擇相應(yīng)的特征向量構(gòu)成滿秩的新陣列響應(yīng)矩陣(NARM)，能有效去除了側(cè)射方位附近的高臺。MSI克服了噪聲加載帶來的信噪比損失，且只增加一次特征分解運算，算法簡單計算量小。最后通過數(shù)值仿真實驗初步驗證了理論分析的結(jié)果，特別是存在弱信源時，MSI具有更穩(wěn)定的方位估計性能和更高的信噪比增