基于独立分量分析的波束空间波达方向估计

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1、基于独立分量分析的波束空间波达方向估计作者信息：陈晋央'巴王志民S汪杨彳，吴瑛$(1总参工程兵科硏三所洛阳471023)(2解放军信息工程大学信息工程学院郑州450001)摘要：波束空间变换是波达方向估计算法屮重要的预处理方法，该方法适合人阵列、小信号源数的场合，可以有效的降低算法运算最，但是日前存在的波束空间类DOA估计算法人多需要预知信号的大致來向，同时対阵型有要求。为了解决上述问题本文提出一种基于独立分量分析的波朿空间DOA估计算法，该算法使用独立分量分析方法获得波束形成变换矩阵，该算法对阵型无要求、无需知道信号來向并且具备较强的角

2、度分辨能力。仿真实验验证了本文算法的有效性。关键词：波达方向估计；波朿空间；独立分量分析；均匀圆阵中图分类号：TN911.7文章编号：1005-9830(2009)00-0000-00BeamspaceDirectionofArrivalAlgorithmBasedonIndependentComponentAnalysis(1TheThirdEngineerScientificResearchInstituteoftheHeadquartersoftheGeneralStaff,Luoyang471023,China)(2Institu

3、teofInformationEngineering,PLAInformationEngineeringUniversity,Zhengzhou450001,China)Abstract：Beamspacetransformationisanimportantpreprocessingmethodofdirectionofarrival(DOA),whichfitsthelargearrayandsmallsourcenumbersituationandisabletoreducecomputationalcomplexity,butth

4、eexistingbeamspaceDOAalgorithmsneedtheapproximatedirectionsofsignalsandcannotfitallarrays.Inthispaper,abcamspaccDOAalgorithmbasedonindependentcomponcntanalysis(ICA)isproposedtosolveaboveproblems.ThealgorithmgetsthebeamspacetransformationmatrixusingICAandhashighresolution,

5、whichhasnorequestforarraymanifoldandapproximatedirectionsofsignals.Simulationresultsrevealtheeffectivenessofproposedalgorithm.Keywords：directionofanival;beamspace;independentcomponentanalysis;uniformcirculararray波达方向(DirectionofArrival,DOA)佔计是阵列信号处理的一个基本问题，也是雷达、通信、声呐等众多领域

6、的重要任务Z—。经典的MUSIC(MultiplcSignalClassification,MUSIC)、ESPRIT(EstimationSignalParameterViaRotationalInvarianceTechniques,ESPRIT)等DOA估计算法都建立在阵元空间基础上山，即每个阵元都对应于一个数据处理的通道，对于大阵列、小信号源数的场合，往往使用波束空间DOA估计算法来降低算法的运算量。波束空间是指先将空间阵元通过变换合成儿个波束，再利用合成的波束数据进行DOA估计。文献［2］提出了一种改进的波束空间DOA估计算法，

7、具有较好的性能但是该算法使用基于DFT的波束形成方法，该波束形成方法存在伪DOA估计结果的问题。对于肓线阵有多种不同形式的波束空间DOA估计算法，文献⑶进行了全面的阐述和性能分析，文献［4］证明了一种对于均匀直线阵最优的波束形成器。对于鬪阵的波束空间算法相对较少，文献［5］利用相位模式激励将均匀圆阵(UniformCircularArray,UCA)从阵元空间映射到了波束空间,提出了UCA-ESPRIT算法，该算法解决了二维DOA佔计和参数配对问题，但是算法的测向自由度受孔径比和阵元个数的影响较大。文献［6］对均匀圆阵的波束空间变化进行了

8、详细的分析，指出了UCA-ESPRIT算法的波束变换方法带来的各种误差。波束空间类算法的核心是通过降维处理使运算量降低，目前的波束空间类算法主要经过两个步骤:(1)进行波达方向粗略估计，大致确