多阵列分布源参数估计及跟踪方法的研究论文

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1、摘要分布源现象广泛存在于移动通信、雷达、声纳等领域。近年来众多学者提出了多种分布源模型及参数估计方法，但其中的大部分算法都存在以下问题：首先这些算法大都针对一维分布源的参数估计问题，并且有的仅考虑中心波达方向(DOA)估计，没有考虑角扩展参数估计问题；其次，同时估计中心DOA和角扩展参数的算法又需要一维或二维搜索，计算复杂度高，不易实现。如何降低分布源参数估计算法的复杂度一直是本领域的研究热点。针对上述问题，本文在分析多阵列观测的分布源模型基础上，提出几种低复杂度的分布源参数估计方法。为了获取分布源中心DOA发生变化时的角度估

2、计，本文还给出了一种快速的分布源中,L,DOA跟踪方法。本文的主要创新点概括如下：1．提出了一种低复杂度一维相干分布源参数估计方法。用双均匀线阵做接收阵列，首先推导了双线阵关于分布源中心DOA的近似旋转不变性，利用ESPRIT(EstimatingSignalParameterviaRotationalInvarianceTechniques)类方法得到分布源的中心DOA估计，然后用FOCUSS(FocMUnderdeterminedSystemSolver)方法得到分布源的角扩展参数估计。由于无需搜索，该方法与基于二维搜索的

3、DSPE(DistributedSignalParameterEstimator)方法相比，复杂度显著降低。另外，还把分布源的中心DOA估计问题转化为近似稀疏表示问题，利用FOCUSS方法得到中心DoA的快速估计。2．提出了一种低复杂度二维相干分布源DOA解耦估计方法。用双平行均匀线阵做接收阵列，利用分布源广义方向矢量的二次旋转不变性(QuadficRotationalInvarianc．Property,QRIP)和其在中心DOA上的一阶泰勒级数展开得到的近似旋转不变性，提出了一种能同时估计中心俯仰角和中心方位角的解耦DOA

4、估计方法，该算法不需搜索，适用于分布源具有不同角信号分布情况或角信号分布未知情况。另外，还提出了一种基于极小最小特征值和极大最大特征值的参数配对方法。3．提出了一种低复杂度二维非相干分布源参数估计方法。用双平行均匀圆阵做接收阵列，首先推导了双均匀圆阵在中心俯仰角上的近似旋转不变性，在此基础上提出用于估计中心俯仰角的修正TLS．ESPRIT方法；其次，构造一种新的一维广义MUSIC谱，并通过搜索得到中心方位角估计；最后，俯仰角扩展和方位角扩展通过协方差矩阵匹配得到。该方法估计四维参数只需一次一维搜索，能够估摘要计多个具有不同角功

5、率密度函数的分布源参数，且复杂度低、不存在参数配问题。4．针对分布源DOA发生变化时的跟踪问题，提出了一种基于子空间更新的分布源中心DOA的跟踪方法。仿真结果表明，该方法在分布源的角扩展较小时能够给出较精确的跟踪结果。关键词：分布源，中心波达方向，角扩展，子空间跟踪，稀疏成份分析IIABSTRACTDistributedSOUrCephenomenonalwaysappearsinradar,sonarandwirelesscommunicationfields．Severaldistributedmodelsandmanyp

6、arameterestimationalgorithmshavebeenproposedinrecentlyyears．However,mostofthemhavesomeproblemsa5follows：Firstly,manyalgorithmsaredesignedforone-dimensional(1D)distributedsourcesandsomeofthemestimatethecentraldirection-of-arrivals(DOAs)only．Secondly,thealgorithmsthat

7、canestimateboththecentralDOAsandangularspreadsallneed1Dor2Dsearch,whichwillbringheavycomputationburden．Howtobuildalow-complexityalgorithmistheresearchhottopicindistributedsourcefield．BasedonthepreviouSwork,thisdissertationproposesseveralnewlow·complexityalgorithmsfo

8、rdistributedsourceusingmultiplearrays．Inaddition,afastDOAstrackingalgorithmisalsoaddressedinthelastpart．Themaincontentissummarized弱follows