空间谱估计测向技术简介

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1、空间谱估计测向技术简介：空间谱估计测向是建立在严格的信号模型和复杂的谱估计理论上的一种测向体制，具有高精度、高分辨率和抗多径干扰等优异性能，在无线电监测、测向中有着广阔的应用前景。从空间谱估计测向的系统组成、原理、常用算法及在实际应用中遇到的技术难题等方面，介绍空间谱估计测向技术，以期读者对这一技术有更全面的了解。　　关键词：空间谱估计测向；算法；无源测向；子空间分解　　：TN：A：1671－7597（2011）0310017－02　　　　0引言　　电磁信号的方向数据是对战场密集信号进行分选并引导干扰或指挥武器进行攻击的主要参数，而无源测向技术因其安全快速的优势受到广泛关注，得到了飞

2、速发展。目前常用的比幅法测向、相位干涉仪测向技术和线性相位多模圆阵测向技术都存在共同的不足，即不能对同时多信号进行测向和分辨，因此在高密度信号环境下，应用受到一定的限制。空间谱估计测向技术迅速走进视野，成为现代无线电测向技术和无源测向领域的研究热点。　　空间谱估计测向技术是一种不同于传统的振幅测向法和相位测向法的全新测向方法，它是近三十年在经典谱估计理论基础上发展起来的，是一种以多元天线阵结合现代数字信号处理技术为基础的新型测向技术。对空间信号方位的判定和对信号的频谱分析相似，频域谱估计是对信号在频域上的能量分布的估计，而测向则可以看成是对空间各方向上信号能量分布的估计，这样，空间角

3、度与频域点的对应就产生了空间谱的概念。得到信号的“空间谱”，就能得到信号的到达方向（DOAdirectionsofarrival）。　　因为采用了先进的数字信号处理方法，空间谱估计测向技术具有传统测向体制无可比拟的技术优势，可实现同时对多目标测向（包括相干信号与非相干信号），对天线阵元及阵的排列没有特别的约束条件，并且在低信噪比条件下的测向精度很高，理论上完全可以用于复杂电磁环境下辐射源测向。　　1空间谱估计测向技术基本原理　　对电磁信号方向的测量也就是要测量辐射源入射电磁波的同相位波前，因此与传统测向系统类似，整个空间谱估计设备系统由三部分组成，即空间辐射源、空间接收阵列及算法处理

4、器，如图1所示。　　空间谱估计测向并不是从各天线阵元所接收到信号幅度或相位的简明的数学公式上直接求出DOA，而是根据各阵元的输出信号来估计空间频率，进而求出DOA等参数，充分利用了各阵元信号所含综合信息，通过统计处理方法来估计DOA。　　由于电磁波不仅是时间的函数，还是空间位置的函数，如果对各天线单元的输出同时进行采样，其样本既是时域样本，也是对信号进行空间采样的样本，即对各天线单元的输出同时进行的一次采样具有空间域特性。对位于不同位置的各天线单元输出同时采样的样本进行处理，利用信号的时域函数和功率谱密度函数的特性，就能得到它的空间谱。采用空间谱估计方法计算信号的空间频率，进而确定空

5、间入射波相对于接收天线的传播方向。　　空间谱估计的一般方法是构造一个以信号方向为参数的“谱函数”，并使得在信号的到达方向上具有尖锐的峰值，这样在进行谱分析时，其峰值就指示了信号的DOA。　　2空间谱估计算法　　由图1我们知道，对于空间谱估计测向系统来说，最重要的部分是算法处理器，负责空间谱估计的最终实现，其核心就是具有超分辨特性的空间谱估计算法，因此，对空间谱估计算法的研究也在不断推进中。　　经历了长期的发展，频域谱估计理论已日臻完善，一些成熟的频域谱估计技术已被引入到空域，形成了空间谱估计理论。实际上，各种谱估计方法都可以用于测向中，只要把参数如频率变成空间频率就可以了。　　从20

6、世纪70年代末开始，在空间谱估计方面涌现出了大量的研究成果和