基于非圓信號的高分辨率波達(dá)方向估計(jì)算法研究.pdf

1、近年來，利用信號的統(tǒng)計(jì)特性提升波達(dá)方向(DOA)估計(jì)算法的性能已經(jīng)成為陣列信號處理的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。其中，非圓信號因在陣列孔徑拓展和估計(jì)精度提升等方面的優(yōu)異性能，更是獲得了越來越多的關(guān)注。非圓信號是指統(tǒng)計(jì)特性不具有旋轉(zhuǎn)不變性的信號類型，其在現(xiàn)代通信領(lǐng)域十分常見，如AM、BPSK和UQPSK等信號。同時(shí)，隨著現(xiàn)代雷達(dá)和通信等系統(tǒng)對DOA估計(jì)分辨率和估計(jì)精度的要求不斷提高，對于高性能DOA估計(jì)算法的需求也日漸迫切。因此，基于非圓信號的高分

2、辨DOA估計(jì)算法研究具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。目前對此問題的研究雖然取得了一定的成果，但是針對任意非圓率信號和相干非圓信號等方面的研究尚不充分。本論文在現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，針對這一問題進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，主要工作可以簡要概括如下:
　　1.為提高任意非圓率信號的DOA估計(jì)性能，我們將信號的非圓特性和陣列的中心對稱特性相結(jié)合，提出了基于中心對稱陣列的高分辨DOA估計(jì)算法。實(shí)際應(yīng)用中的多數(shù)陣列都屬于中心對稱陣列，如均勻線陣、對稱

3、線陣和均勻面陣等。由于中心對稱陣列的陣元關(guān)于中心點(diǎn)對稱，則對稱陣元接收遠(yuǎn)場信號時(shí)，相對中心點(diǎn)的時(shí)延正好相反。因此，陣列導(dǎo)向矢量具有共軛對稱特性。聯(lián)合利用導(dǎo)向矢量的共軛對稱性和信號的非圓特性，可以直接得到各個(gè)信號入射方向?qū)蚴噶康墓烙?jì)。再根據(jù)導(dǎo)向矢量和DOA的關(guān)系，就可以求解出所有的入射角度。我們不僅給出了一維DOA估計(jì)方法，而且以均勻面陣和均勻圓陣為例，給出了二維的DOA估計(jì)方法。并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提算法在分辨率、估計(jì)精度和對噪聲的

4、魯棒性等方面的顯著優(yōu)勢。
　　2.對于多徑傳播條件下的非圓信號DOA估計(jì)，由于存在相干信號，信號協(xié)方差矩陣秩缺，導(dǎo)致傳統(tǒng)高分辨算法失效。對此，我們提出一種分組處理相干非圓信號的DOA估計(jì)算法。首先，通過利用非圓特性估計(jì)各組的組導(dǎo)向矢量，并同時(shí)利用前向和后向的組導(dǎo)向矢量進(jìn)行Toeplitz矩陣重構(gòu)，得到各組對應(yīng)的合成矩陣。對這些矩陣進(jìn)行分解，就可以利用傳統(tǒng)高分辨算法得到各組的初始DOA估計(jì)。為進(jìn)一步提高估計(jì)精度，利用各組初始的估計(jì)結(jié)