阵列信号处理中doa算法分类地总结(大全)

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1、阵列信号处理中的DOA（窄带）阵列信号处理空域滤波波束形成：主要研究信号发射/接收过程中的信号增强。空间谱估计空域参数估计：从而对目标进行定位/给空域滤波提供空域参数。测向波达方向估计(DOA)空间谱：输出功率P关于波达角θ的函数，P(θ).延迟——相加法/经典波束形成器注，延迟相加法和CBF法本质相同，仅仅是CBF法的最优权向量是归一化了的。1、传统法常规波束形成CBF/Bartlett波束形成器无法超过瑞利限的制约，分辨率上有本质的局限性。常规波束形成（CBF：ConventionalBeamFormer）Capon最小方差法/Capon波束形成器/MVDR波束形成器波达方向估计的算

2、法最小方差无畸变响应（MVDR：minimumvariancedistortionlessresponse）大特征值对应的特征矢量：信号子空间小特征值对应的特征矢量：噪声子空间Root-MUSIC算法多重信号分类法解相干的MUSIC算法（MUSIC）基于波束空间的MUSIC算法2、子空间法TAM子空间算法可以突破瑞利限,达到较高的分辨率旋转不变子空间法LS-ESPRIT（ESPRIT）计算量小，不需进行谱峰搜索TLS-ESPRIT确定性最大似然法（DML：deterministicML）3、最大似然法随机性最大似然法（SML：stochasticML）4、综合法：特性恢复与子空间法相结合

3、的综合法，首先利用特征恢复方案区分多个信号，估计空间特征，进而采用子空间法确定波达方向最大似然估计法是最优的方法，即便是在信噪比很低的环境下仍然具有良好的性能，但是通常计算量很大。同子空间方法不同的是，最大似然法在原信号为相关信号的情况下也能保持良好的性能。阵列流形矩阵（导向矢量矩阵）只要确定了阵列各阵元之间的延迟τ，就可以很容易地得出一个特定阵列天线的阵列流形矩阵A。传统的波达方向估计方法是基于波束形成和零波导引概念的，并没有利用接收信号向量的模型（或信号和噪声的统计特性）。知道阵列流形A以后，可以对阵列进行电子导引，利用电子导引可以把波束调整到任意方向上，从而寻找输出功率的峰值。①常

4、规波束形成(CBF)法CBF法，也称延迟—相加法/经典波束形成器法/傅里叶法/Bartlett波束形成法,是最简单的DOA估计方法之一。这种算法是使波束形成器的输出功率相对于某个信号为最大。（参考自：阵列信号处理中DOA估计及DBF技术研究_赵娜）注意：理解信号模型注意：上式中，导向矩阵A的行向量表示第K个天线阵元对N个不同的信号s(i)的附加权值，列向量表示第i个信号s(i)在M个不同的天线上的附加权值。将式（2.6）的阵元接收信号，写成矢量形式为：X(t)=AS(t)+N(t)其中，X(t)为阵列的M×1维快拍数据矢量，N(t)为阵列的M×1维噪声数据矢量，S(t)为信号空间的N×1

5、维矢量，A为空间阵列的M×N维阵列流型矩阵（导向矢量矩阵），且A=[a1ω0a2ω0…aNω0]其中，导向矢量aiω0为列矢量，表示第i个信号在M个天线上的附加权值aiω0=exp⁡(-jω0τ1i)exp⁡(-jω0τ2i)⋮exp⁡(-jω0τMi)，i=1,2,…,N式中，ω0=2πf=2πcλ,其中，c为光速，λ为入射信号的波长。对于均匀线阵，第k个天线阵元对接收到的第i个信号s(i)的时间延时为τki，则有：τki=k-1dsinθic，k=1,2,…,M，其中，d为阵元间距，一般取d=?/2。第i个信号在天线阵元上的入射角为?i。由上述的知识可知,一旦知道阵元间的延迟表达式τ

6、,就很容易得出特定空间阵列的导向矢量或阵列流型。波束形成技术的基本思想：通过将各阵元输出进行加权求和,在一时间内将阵列波束“导向”到一个方向上,对期望信号得到最大输出功率的导向位置即是波达方向估计值,如图1所示。假设空间存在M个阵元组成的阵列,N个信号源，各阵元的权矢量为w=w1w2…wMT阵列的输出为yt=wHxt=i=1Mwi*xi(t)则整个阵列输出的平均功率为Pw=1LI=1L

7、y(t)

8、2=wHExtxtHw=wHRw其中，R为接收信号矢量x(t)的自相关矩阵图1阵列信号处理示意图假设来自θ方向的输出功率最大,则该最大化问题可表述为：θ=argmaxwPw=argmaxwEwH

9、xtxtHw=argmaxwwHExtxtHw=argmaxwEst2wHaθ2+σ2w2为了使加权向量w的权值不影响输出信噪比，在白化噪声方差σ2一定的情况下，取w2=1，此时求解为：wCBF=a(θ)aHθa(θ)此时Bartlett波束形成器的空间谱为：PCBFθ=wCBFHRwCBF=aHθRa(θ)aHθa(θ)延迟—相加法（本质和Bartlett算法相同，仅最优权向量不同，后者的最优权是归一化了的。）（参考自：阵列信号处