一种新颖的快速DOA估计算法

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1、50航天电子对抗第26卷第5期一种新颖的快速DOA估计算法张珂，张剑云(解放军电子工程学院，安徽合肥230037)摘要：一次快拍空间FFT法运算量小，但抗噪声性能较差，易形成伪峰；多次平滑FFT法充分利用阵列多次快拍的所有数据，具有较好的抗噪声性能，抑制了伪峰的形成，但运算量较大。提出了自相关阵平滑空问FFT算法，其性能优于现有的自相关阵单列FFT，与多次平滑FFT法相当且易于实现，运算量较小。理论分析与仿真实验证明了该算法的有效性。关键词：阵列信号处理；DOA估计；空间FFT；自相关阵平滑中图

2、分类号：TN911．7文献标识码：AnovelalgorithmforfastDOAestimationZhangKe，ZhangJianyun(ElectronicEngineeringInstituteofPLA，Hefei230037，Anhui，China)Abstract：SpatialFFTalgorithmwiththedataofonesnapshotoffersasmallcomputationburdenbutworsenoisesuppressionperformancea

3、ndincidentpseudopeaks．SmoothingalgorithmwithNFFTswhichmakesgooduseofalldatafromsnapshotsofarrayhasthebettersuppressionperformancetonoiseandpseudopeaksbutlargercomputationburden．Thesmoothingalgorithmwithself-correlationmatrixisproposed．Itsperform—ance

4、isbetterthantheexistingFFTalgorithmofonesinglelistinself-correlationmatrix．Thealgorithmiseas—Ytooperatewithsmallercomputationburden．Thetheoreticalanalysisandsimulationresultsdemonstratethatthealgorithmiseffective．Keywords：arraysignalprocessing；DOAest

5、imation；spatialFFT；self—correlationmatrixsmoothing0引言DOA估计是阵列信号处理的一个重要方向，近30年来得到了迅速发展，其应用n1涉及雷达、通信、声纳、勘探、射电天文等领域。FFT方法可应用于DOA估计。当前，FFT算法已成为一个标准的库或IP，方便使用硬件或软件来实时实现口]。文献[3]给出了使用FFT进行DOA估计的方法，该方法直接使用一次快拍数据做FFT进行DOA估计，在高信噪比且阵元数目较多时才能正确分辨出谱峰，因此难以直接在工程中应用

6、。利用次快拍的数据做次FFT再求平均的多次平滑FFT算法具有更好的性能，但计算量较大，实时性不高。自相关阵单列FFT算法口1的性能与计算量均介于这两种算法之间。在上述算法的基础上，本文提出了自相关阵平滑空间FFT算法，该算法具有收稿日期：2010—07—05作者简介：张珂(1985一)，男，硕士研究生，主要研究方向为阵列信号处理。与多次平滑FFT法相当的估计性能，并降低了计算量。l窄带信号模型设有L元均匀线阵，阵元间距为d，P个波长为A的远场窄带信号S：(i=1，2，⋯，p)入射到该阵列，入射方

7、向与阵列法线夹角定义为人射角度@(i=1，2，⋯，p)，则t时刻第k个阵元接收到的信号Y。(￡)(忌=0，2，⋯，L一1)可以用矢量形式表示为：y(￡)=As(t)+n(￡)(1)式中n(￡)为阵列的L维噪声数据矢量，A为空间阵列的LXP维流型矩阵，且：A2[口(≯1)，n(Pz)，⋯，口(Pp)](2)口(舻)=[1，exp(j2nd／asir峥)，⋯，exp(j(L一1)2nd／Asin9)]7(3)2空间FFT算法对于L元均匀线阵(不妨假设L为偶数)，由式2010(5)张珂，等：一种新颖的

8、快速DOA估计算法51(1)可知第九次阵列采样快拍Y。为L×1维数据矢量。尽管其中Y。(愚)(志=0，2，⋯，L一1)中的k表示的是阵元序号而非时间序列的序号，但可以将其视为一个在时间上均匀采样的序列，长度为L，采样间隔为1，即采样频率为1。式(3)中导向矢量的元素可看成函数频率f=dsin(9／A)的函数g(￡)=exp(jnft)在t(t=0，1，⋯，M一1)时刻的采样。通常取阵元间距d≤a／2，信号频率Idsin(9／2)l≤1／2，故y(t。)满足奈奎斯特采样定理要求。对其进行FFT变换