一种基于无线传感器阵列的到达方向检测方法.pdf

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1、124传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第12期＼、DOI：10．13873／J．1000--9787(2014)12-0124--03计算与测试(I、一种基于无线传感器阵列的到达方向检测方法聂卫科，房鼎益，陈晓江，冯大政(1．西北大学信息科学与技术学院，陕西西安710127；2．西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室。陕西西安710071)摘要：以线性等距无线传感器阵列为例，提出一种有效的到达方向检测算法。列堆栈两个平移不变子阵的相关矩阵，给出一种奇异值分解和特征值分解相结合

2、的两步算法，估计传感器阵列的导向矢量矩阵，通过分析导向矢量矩阵的结构化信息，构造估计导向矢量和理想导向矢量的相关函数，进而求解相关函数的驻点，搜索有限个驻点中使相关函数最大的驻点对应的角度估计到达方向，避免了穷尽搜索。仿真结果表明：所提算法在相同信噪比下分辨成功率高于著名的ESPRIT算法、同一分辨成功率下要求的信噪比更低。在信噪比、快拍数、阵元个数变化下对目标定位的均方根误差均优于ESPRIT算法，更接近于理论最优值。关键词：目标定位；到达方向；无线传感器阵列中图分类号：TB556文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)12-0124-0

3、3AdetectionmethodfordirectionofarrivalbasedonwirelesssensorarrayNIEWei．ke，FANGDing．yi，CHENXiao-jiang，FENGDa．zheng。(1．SchoolofInformationScienceandTechnology，NorthwestUniversity，Xi’an710127，Chi-na；2．NationalKeyLaboratoryofRadarSignalProcessing，XidianUniversity，Xi’an710071，China)Ab

4、stract：Takelinearisometrywirelesssensorarrayasexample，aneficientdirectionofarrivaldetectionalgorithmisproposed．Thecorrelationmatricesoftwoshiftinginvariantsub-arayarecolumnstacked．thenatwo—stepalgorithmcombiningsingularvaluedecompositionandeigenvaluedecompositionisproposed，andste

5、eringvectormatrixisestimated，byanalysisofthestructuredinformationofsteeringvectormatrix，correlationfunctionofestimatedandidealsteeringvectorisconstructed，thenarestpointsofcorelationfunctionaresolved，directionofarrivalcanbegivenbysearchingthelimiteda2Testpointswhichcorespondthemax

6、imumofthecorrelationfunction，whichavoidexhaustivesearch．SimulationresultsshowthattheprobabilityofresolutionsuccessfulrateofproposedalgorithmishigherthantheESPRITinthesameSNR，meanwhileitneedslowerSNRinthesameresolutionsuccessfulrate．Rootmeansquareerroroftargetlocalizationwiththech

7、angeofsignaltonoiseratio，snapshotsnumberandarrayelementbetterthanESPRITalgorithm，andismoreclosertotheoreticaloptimalvalue．Keywords：targetlocalization；directionofarrival；wirelesssensorarray0引言本文以均匀线阵为例，构造平移不变子阵的相关矩阵，高分辨子空间类波达方向估计利用传感器阵列估列堆栈两个相关矩阵，进而给出一种特征值分解和奇异值计空间目标的位置信息，是雷达、声纳、移

8、动通信等众多领分解相结合的双特征分解的子空间类方法，估计阵列的导域的关键技术。在