針對(duì)嵌套陣列DOA估計(jì)實(shí)時(shí)性不好的問題,提出了一種基于單快拍數(shù)據(jù)的估計(jì)算法。該算法將嵌套陣分為陣元間距等于信號(hào)半波長和陣元間距大于信號(hào)半波長的兩個(gè)均勻子陣。利用兩子陣接收的單快拍數(shù)據(jù)分別構(gòu)造Toeplitz矩陣,然后進(jìn)行特征值分解結(jié)合MUSIC算法得到低精度無模糊的DOA估計(jì)和高精度有模糊的DOA估計(jì),最后結(jié)合解模糊算法得到高精度無模糊DOA估計(jì)。在陣列孔徑相同的條件下,相比于陣元間距等于信號(hào)半波長的均勻線陣,算法需要的陣元個(gè)數(shù)較少,節(jié)約了硬件成本。該算法具有較好的實(shí)時(shí)性,并且擁有較高的測(cè)向精度。仿真結(jié)果證明了算法的有效性。 

【文章來源】：火力與指揮控制. 2019,44(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

二級(jí)嵌套陣式中，為信源矢量；

?肯嗤?木?認(rèn)?陣，嵌套陣列具有更大的陣列孔徑。在相同的陣列孔徑下嵌套陣需要的陣元數(shù)目更少，節(jié)約了硬件成本。文獻(xiàn)［6-9］利用嵌套陣列進(jìn)行DOA估計(jì)，增加了測(cè)向精度。但是這些算法都依賴多快拍數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)性較差。因此，本文提出了針對(duì)嵌套陣列的單快拍數(shù)據(jù)DOA估計(jì)算法。算法將嵌套陣列和單快拍數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，利用單快拍數(shù)據(jù)構(gòu)造兩個(gè)Toeplitz矩陣，通過兩次譜峰搜索得到高精度無模糊DOA估計(jì)。仿真實(shí)驗(yàn)通過與文獻(xiàn)［3］對(duì)比進(jìn)一步驗(yàn)證了算法的有效性。1信號(hào)模型假設(shè)有陣元數(shù)目為M的二級(jí)嵌套線陣，結(jié)構(gòu)如圖1所示，由兩個(gè)均勻線陣（ULA）構(gòu)成，每級(jí)ULA陣元個(gè)數(shù)相同為M/2。陣元位置坐標(biāo)為z=［z1，z2，…，zM］，其中子陣1陣元間距d1=/2，子陣2陣元間距d2=/2。P個(gè)波長為的遠(yuǎn)場(chǎng)窄帶不相關(guān)的信源以來波方向θi（i=1，2，…，P）入射到該陣列上，陣列的接收信號(hào)為：（1）圖1二級(jí)嵌套陣式中，為信源矢量；是均值為0、方差為σn2的加性高斯白噪聲矢量，并且與信源不相關(guān)；為M×P維陣列流形矩陣，為當(dāng)信源入射角時(shí)θi時(shí)陣列的導(dǎo)向矢量，為第i個(gè)信源單位距離相位差；以第1個(gè)陣元為參考陣元，則第k個(gè)陣元的接收信號(hào)可以表示為：（2）其中，nk（t）為第k個(gè)陣元的加性高斯白噪聲。2嵌套陣列DOA估計(jì)方法2.1Toeplitz矩陣重構(gòu)傳統(tǒng)的子空間類算法是通過接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解得到信號(hào)子空間和噪聲子空間，然后進(jìn)行DOA估計(jì)。但是接收信號(hào)為單快拍數(shù)據(jù)時(shí)，導(dǎo)致陣列協(xié)方差矩陣的秩小于信源個(gè)數(shù)，此時(shí)此類算法失效。文獻(xiàn)［3］直接利用陣列接收的單快拍數(shù)據(jù)重構(gòu)Toeplitz矩陣，實(shí)現(xiàn)了DOA估計(jì)。本文在文獻(xiàn)［3］的基礎(chǔ)上，將Toeplitz矩陣構(gòu)造方法用于嵌套陣列。利用子陣1?

?肯嗤?木?認(rèn)?陣，嵌套陣列具有更大的陣列孔徑。在相同的陣列孔徑下嵌套陣需要的陣元數(shù)目更少，節(jié)約了硬件成本。文獻(xiàn)［6-9］利用嵌套陣列進(jìn)行DOA估計(jì)，增加了測(cè)向精度。但是這些算法都依賴多快拍數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)性較差。因此，本文提出了針對(duì)嵌套陣列的單快拍數(shù)據(jù)DOA估計(jì)算法。算法將嵌套陣列和單快拍數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，利用單快拍數(shù)據(jù)構(gòu)造兩個(gè)Toeplitz矩陣，通過兩次譜峰搜索得到高精度無模糊DOA估計(jì)。仿真實(shí)驗(yàn)通過與文獻(xiàn)［3］對(duì)比進(jìn)一步驗(yàn)證了算法的有效性。1信號(hào)模型假設(shè)有陣元數(shù)目為M的二級(jí)嵌套線陣，結(jié)構(gòu)如圖1所示，由兩個(gè)均勻線陣（ULA）構(gòu)成，每級(jí)ULA陣元個(gè)數(shù)相同為M/2。陣元位置坐標(biāo)為z=［z1，z2，…，zM］，其中子陣1陣元間距d1=/2，子陣2陣元間距d2=/2。P個(gè)波長為的遠(yuǎn)場(chǎng)窄帶不相關(guān)的信源以來波方向θi（i=1，2，…，P）入射到該陣列上，陣列的接收信號(hào)為：（1）圖1二級(jí)嵌套陣式中，為信源矢量；是均值為0、方差為σn2的加性高斯白噪聲矢量，并且與信源不相關(guān)；為M×P維陣列流形矩陣，為當(dāng)信源入射角時(shí)θi時(shí)陣列的導(dǎo)向矢量，為第i個(gè)信源單位距離相位差；以第1個(gè)陣元為參考陣元，則第k個(gè)陣元的接收信號(hào)可以表示為：（2）其中，nk（t）為第k個(gè)陣元的加性高斯白噪聲。2嵌套陣列DOA估計(jì)方法2.1Toeplitz矩陣重構(gòu)傳統(tǒng)的子空間類算法是通過接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解得到信號(hào)子空間和噪聲子空間，然后進(jìn)行DOA估計(jì)。但是接收信號(hào)為單快拍數(shù)據(jù)時(shí)，導(dǎo)致陣列協(xié)方差矩陣的秩小于信源個(gè)數(shù)，此時(shí)此類算法失效。文獻(xiàn)［3］直接利用陣列接收的單快拍數(shù)據(jù)重構(gòu)Toeplitz矩陣，實(shí)現(xiàn)了DOA估計(jì)。本文在文獻(xiàn)［3］的基礎(chǔ)上，將Toeplitz矩陣構(gòu)造方法用于嵌套陣列。利用子陣1?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]采用單次快拍數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)信源DOA估計(jì)[J]. 梁浩,李小波,王磊.  數(shù)據(jù)采集與處理. 2013(01)
[4]采用單次快拍數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)相干信號(hào)DOA估計(jì)[J]. 謝鑫,李國林,劉華文.  電子與信息學(xué)報(bào). 2010(03)
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[7]MUSIC算法多值模糊問題研究[J]. 司偉建.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2004(07)



本文編號(hào)：3415434