一种相干信号doa估计的改进算法

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1、一种相干信号DOA估计的改进算法

2、第1内容显示中摘　要：论述了虚拟平移整个天线阵列的方法，分别研究了直线阵和圆阵时MUSIC算法对相干信号DOA（Direction-of-Arrival)的分辨能力。该方法的优点是增大了直线阵分辨相干信号源的个数，解决了圆阵对相干信号的测向问题。模拟结果证实了该方法的有效性。关键词：虚拟平移；相干信号；DOA；天线A　StudyofEstimationAlgorithm　forDOA　ofCoherent　SignalsinAdaptiveArrays　　ZHANShaotai，SHIXiaoetho

3、dforvirtuallymovingthetocoherentsignals′DOAundertheconditionsof　ULAandUCAarestudied．Theadvantagesofthemethodarebothincreasingthe　membersofresolvingcoherentsignalsinULAandsolvingtheproblemsofdirectionfindinginUCAtocoherentsignals．Thesimulationresultsshoethodisefficient．K

4、eyoving；coherentsignals；DOA；antenna1　引　言　　在众多的信号DOA估计算法中，基于特征值分解的MUSIC算法［1］具有良好的DOA估计性能。但是在多径环境下，MUSIC算法将会由于信号之间的相关性而失效。为此针对直线阵人们提出了空间平滑［2，3］的相关技术，其代价是减小了阵列孔径，从而减少了可估计信源数目，对前向平滑和前后向平滑可估计的信源数分别为M／2和2M／3（M为阵元数）。本文利用空间平滑的基本思想，把整个阵列虚拟平移，在不损失直线阵列孔径的情况下（不是把整个阵列分成几个子阵），使直线阵可估计

5、的相干信源数目达到了M－1个，同时也研究了圆阵的情况。计算机仿真表明了该方法的有效性。2　理论分析　　一个M元直线阵（如图1所示），阵元间距为λ／2，且天线单元是全向天线，以左边第一个阵元为参考阵元，假设有D个来自远场的窄带信号入射到该天线阵上。则第m个阵元在第k次快拍的输出为：500)this.style.ouseg(this)">其中：nm（k）为第m个阵元和相应接收通道中的均值为0，方差为σ2的复高斯白噪声；si（k）为第i个信号到达天线阵参考点的复包络；am（θi）为第m个阵元对第i个信号的响应。500)this.style.

6、ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">　　Rs为信号源的相关矩阵，Rn为噪声的相关矩阵，且假定阵元加性噪声是方差为500)this.style.ouseg(this)">的空域白噪声且与诸信号不相关。　　现在我们把整个阵列等间距地逐步向右虚拟平移一个距离d，如图1所示（可令d＝λ／2），假设未虚拟平移前算第1个阵列，平移1次后算第2个阵列，以此类推，则第l个阵列（即平移了l－1次）协方差矩阵为：500)this.style.ouseg(

7、this)">　　500)this.style.ouseg(this)">　　500)this.style.ouseg(this)">　　500)this.style.ouseg(this)">　　显然，只要各个信号的到达方向不同，则：　　500)this.style.ouseg(this)">了满秩，同样的分析方法也适用于圆阵的情况。为了充分利用阵列的自由度，一般取L＝M，即阵列的个数与阵元数相同。3　计算机模拟及结果分析　　为了验证上述去相干技术确实适用于直线阵与圆阵的高分辨阵列测向，我们分别采用六元直线阵与八元圆阵进行了计算机模

8、拟。取圆阵半径r＝d＝λ／2，整个圆阵等间隔平行移动的距离也为d＝λ／2。取5个等功率信号，信噪比都为20dB。　　（1）直线阵：5个信号分别来自－50°，－20°，－15°，20°，40°方向。　　（2）圆阵：5个信号分别来自－30°，－15°，10°，25°，60°方向。　　模拟结果证明，该技术不仅适用于相干信号的情况（如图2，图4所示），而且不会影响阵列对非相干信号的处理（如图3，图5所示）。最重要的是他不会损失直线阵列孔径，增大了直线阵可分辨的相干信号的个数；解决了圆阵对相干信号的测向问题。同时计算量也没有太大的增加。500)

9、this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">　4　结　语　　由于相干信号在实际环境中是普遍存在的，所以研