【摘 要】
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到达方向(Direction of Arrival，DOA)估计是指阵列利用接收信号对目标的来波方位进行估计，其在雷达、通信等领域具有非常重要的应用价值。在阵列信号处理领域，往往利用多快拍数据提升DOA估计的性能。本文借鉴线谱估计领域中的牛顿正交匹配追踪(Newtonized Orthogonal Matching Pursuit，NOMP)算法，将其推广应用于DOA估计问题。与传统的OMP算法相比，NOMP算法利用牛顿修正步骤作为反馈，极大地改善了频率估计的性能，且充分利用快速傅里叶变换(Fast Fo
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到达方向(Direction of Arrival，DOA)估计是指阵列利用接收信号对目标的来波方位进行估计，其在雷达、通信等领域具有非常重要的应用价值。在阵列信号处理领域，往往利用多快拍数据提升DOA估计的性能。本文借鉴线谱估计领域中的牛顿正交匹配追踪(Newtonized Orthogonal Matching Pursuit，NOMP)算法，将其推广应用于DOA估计问题。与传统的OMP算法相比，NOMP算法利用牛顿修正步骤作为反馈，极大地改善了频率估计的性能，且充分利用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)降低算法的复杂度。研究结果表明，多快拍数据提升了角度恢复的性能。具体地，本文推导并提出了多快拍牛顿正交匹配追踪算法(Multi-snapshot NOMP，MNOMP)，根据恒虚警检测(Constant False Alarm Rate， CFAR)给出了算法的停止准则以及推导得到理论上的漏检概率，从理论上证明了MNOMP算法的收敛性，并与当前基于CS算法的性能和无偏估计器的性能限――克拉美-罗界进行对比，通过大量数值实验表明了MNOMP算法的有效性。
其次，在此基础上，针对二维DOA估计问题，本文提出了二维多快拍牛顿正交匹配追踪(2D-MNOMP)算法，并对其进行了理论分析。对比传统的波束成形、MUSIC算法以及克拉美-罗界，数值实验表明了2D-MNOMP算法的优良性能。
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