一种基于阵列接收信号重排的单快拍DOA估计方法.pdf

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1、第36卷第6期电子与信息学报Vlo1．36No．62014年6月JournalofElectronics&InformationTechnologyJun．2014一种基于阵列接收信号重排的单快拍DOA估计方法蒋柏峰吕晓德向茂生(中国科学院电子学研究所微波成像技术国家级重点实验室北京100190)(中国科学院大学北京100049)摘要：针对单快拍情况下大多数空间谱估计方法失效的问题，该文提出一种直接利用阵列接收信号重排构造伪协方差矩阵的模型。理论分析表明，该模型更加灵活且更具一般性，已有的伪协方差矩阵构造方法可以统一在该模型下。在此基础上结合波束形成的思想，进一步提出

2、一种基于阵列接收信号加权求和的伪协方差矩阵构造方法，该方法综合考虑了信噪比及阵列自由度两方面因素的影响，可在一定程度上提升估计性能。理论分析和仿真验证说明了该方法及模型的正确性和有效性。关键词：阵列信号处理；DOA估计；单快拍；伪协方差矩阵中图分类号：TN911．7文献标识码：A文章编号：1009—5896(2014)061334—06DOI：10．3724／SP．J．1146．2013．01242SingleSnapshotDOAEstimationMethodBasedonRearrangementofArrayReceivingSignalJiangBai—fe

3、ng①②LnXiaode①XiangMao—sheng①—(NationalKeyLaboratoryofMicrowaveImagingTechnology，InstituteofElectronics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)(UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)Abstract：Mostofspatialspectrumestimationmethodsfailwhenthereisonlyonevalidsnapsho

4、t．Todealwiththisissue，apseudocovariancematrixconstructionmodelutilizingarrayreceivingsignalisproposed．Theoreticalanalysisshowsthatthepresentedmodel，whichconsistsintheexistingmethods，ismoreflexibleandgenera1．Combiningwithbeamformingidea，amethodbasedonweightedsummarizingisproposedjwhichco

5、nsidersboththeaffectionsofsignal-to—noiseratioandarrayfreedom．Estimationperformancecanbeenhancedinsomedegree．Theoreticalanalysisandsimulationresultsverifythecorrectnessandeffectivenessoftheproposedmethodandmode1．Keywords：Arraysignalprocessing；DOAestimation；Singlesnapshot；Pseudocovarianc

6、ematrix1引言阵秩的恢复。但该方法模型存在近似，在阵元数量超分辨到达角(DOA)估计是阵列信号处理领域较多时，才能得到较好的近似效果。文献『81提出一种直接利用阵列接收信号重排构造伪协方差矩阵的的研究重点之一，在雷达、通信、声呐等领域有着方法。该方法构造出的伪协方差矩阵为Hankel矩极为广泛的应用。经典的DOA估计方法，如MUSICi阵，在进行DOA估计时需要进行广义特征分解，，ESPRIT[2]等要求接收信号协方差矩阵的计算复杂度较高。文献[9-14]同样直接利用阵列接收秩等于信源数目。然而在实际应用中，接收信号协信号重排构造伪协方差矩阵，但该方法构造的伪协

7、方差矩阵只能通过有限快拍估计得到。在处理短时方差矩阵为Toeplitz矩阵，可直接使用常规空间谱突发数据，机动目标回波或接收信号经相干累积后只有单快拍数据可用时，采样协方差矩阵的秩降为估计方法，具有广泛的适用性。由于能够利用的信1，常规空间谱估计方法失效。单快拍或少快拍情况息有限，在构造伪协方差矩阵时，这种方法存在阵下DOA估计问题已经引起业界的广泛关注[3-15]。列自由度的损失。基于类似的思想，文献f151提出了针对这一问题，文献『7]利用不同阵元接收到的一种不损失阵列自由度的构造方法。虽然该文献中单快拍数据的互相关构造伪协方差矩阵，实现了矩没有