【摘 要】
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信号波达方向(DOA)估计是阵列信号处理的重要组成部分,被广泛应用在雷达定位、电子侦察和通信等相关领域。和均匀阵列相比,稀疏阵列可以在满足测量精度的基础上,使系统整体造
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信号波达方向(DOA)估计是阵列信号处理的重要组成部分,被广泛应用在雷达定位、电子侦察和通信等相关领域。和均匀阵列相比,稀疏阵列可以在满足测量精度的基础上,使系统整体造价最小,因此具有重要的研究意义。本文主要对稀疏阵列DOA估计进行研究,目的是增加稀疏阵DOA估计的测向精度,提高稀疏阵DOA估计运算速度,降低系统复杂度。本文主要工作如下:首先,对阵列信号DOA估计中常用的天线阵列结构以及信号接收模型进行介绍,仿真分析了两种经典子空间分解类MUSIC和TLS-ESPRIT算法。其次,将MUSIC算法应用在稀疏阵列DOA估计中,以阵元按照孙子定理排列的稀疏阵为例,针对MUSIC算法谱峰搜索计算量大的问题,提出基于改进MUSIC的稀疏阵DOA估计方法,通过将小生境遗传算法应用于MUSIC谱峰搜索中,有效降低谱峰搜索的计算量,仿真表明该算法在低信噪比下仍有较好的估计精度。然后,在研究矩阵填充理论的基础上,针对不动点延拓算法运行时间长的问题,提出变阈值不动点延拓算法,通过改进算法的阈值参数,有效提高算法的运算速度。最后,针对部分阵元随机缺失或损坏的稀疏阵列,将矩阵填充理论应用于稀疏阵列的DOA估计中,仿真分析了两种不同的方法:基于快拍矩阵补齐和基于Toeplitz矩阵补全的稀疏阵DOA估计方法,仿真结果表明,通过矩阵填充可以有效提高稀疏阵的DOA估计精度。
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