由于無網(wǎng)格（grid-less）稀疏重構(gòu)方法的波達(dá)方向（direction of arrival, DOA）估計(jì)數(shù)學(xué)模型為單快拍形式,因此該方法只有在噪聲電平趨近于零時(shí)才具有優(yōu)越的性能.為了提高grid-less方法在信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）較低時(shí)寬帶相干信源的估計(jì)性能,提出了一種多快拍grid-less DOA估計(jì)方法.首先,對(duì)多快拍陣列觀測(cè)矢量實(shí)施奇異值分解（singular value decomposition, SVD）獲得觀測(cè)矩陣的時(shí)域信號(hào)子空間,通過觀測(cè)矩陣到時(shí)域信號(hào)子空間的投影實(shí)現(xiàn)觀測(cè)矩陣的降噪;然后,為了不增加多快拍計(jì)算復(fù)雜度,將降噪后觀測(cè)矩陣的列向量加權(quán)累加處理得到單快拍形式;最后,從理論上證明了本文提出的GL-SVD方法求解的模型是凸的,能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶信號(hào)DOA的精確重構(gòu).仿真結(jié)果表明,該方法在低SNR以及寬帶相干信源情況下的估計(jì)精度都高于L₁范數(shù)最小化奇異值分解（L₁-norm minimum singular value decomposition, L₁-S... 

【文章來源】：電波科學(xué)學(xué)報(bào). 2020,35(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

M個(gè)陣元的均勻線陣

在本實(shí)驗(yàn)中,我們對(duì)比了L1-SVD方法、OGSBI-SVD方法與本文所提GL-SVD方法對(duì)窄帶信號(hào)源與寬帶信號(hào)源DOA估計(jì)的RMSE與SNR變化的關(guān)系. 假設(shè)信號(hào)從遠(yuǎn)場(chǎng)入射,入射角度為-10.73°. 窄帶信號(hào)的快拍數(shù)設(shè)置為T=500;寬帶信號(hào)源假設(shè)為線性調(diào)頻(linear frequency modulation, LFM)信號(hào),脈寬為0.5 ms,帶寬為200 kHz,采樣頻率設(shè)置為1 MHz, 快拍數(shù)為一個(gè)脈沖寬度采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)500. 如圖2所示,3種方法對(duì)窄帶信號(hào)源與寬帶信號(hào)源的DOA估計(jì)精度接近一致. 在單個(gè)入射角度的情況下,OGSBI-SVD方法的估計(jì)精度低于L1-SVD和GL-SVD,這是因?yàn)橄∈柝惾~斯推斷是非凸的. 由于本文所提GL-SVD方法假設(shè)角度域是連續(xù)的,隨著SNR的增加估計(jì)誤差接近0,而另外2種方法由于預(yù)先在空間劃分柵格的原因,估計(jì)誤差趨向于固定值.3.2 相干信源估計(jì)

估計(jì)相干信源的能力是DOA估計(jì)的一個(gè)重要方面,與子空間分解類算法不同,稀疏重構(gòu)類DOA估計(jì)方法可以直接估計(jì)相干信源. 在本小節(jié),給出了3種方法對(duì)窄帶和寬帶相干信號(hào)源DOA估計(jì)的RMSE與SNR的關(guān)系. 假設(shè)2個(gè)相干信號(hào)從遠(yuǎn)場(chǎng)入射,入射角度分別為-10.73°和20.37°. 兩個(gè)窄帶信號(hào)的相干系數(shù)設(shè)置為1,快拍數(shù)設(shè)置為T=500;兩個(gè)完全相干的寬帶信號(hào)源假設(shè)為L(zhǎng)FM信號(hào),脈寬為0.5 ms,帶寬為200 kHz,采樣頻率設(shè)置為1 MHz,快拍數(shù)為一個(gè)脈沖寬度采樣點(diǎn)個(gè)數(shù). 如圖3所示,3種方法對(duì)窄帶相干信源與寬帶相干信源的DOA估計(jì)精度接近一致. 在2個(gè)相干信源入射的情況下,隨著SNR變化,OGSBI-SVD方法的估計(jì)精度幾乎不變,GL-SVD方法的估計(jì)誤差隨噪聲的減小不斷減小;當(dāng)SNR大于15 dB后,L1-SVD方法的估計(jì)誤差不再變化;當(dāng)SNR大于5 dB時(shí),本文所提方法的估計(jì)精度高于其他兩種方法.進(jìn)一步考慮兩個(gè)寬帶相干信源重疊比例對(duì)估計(jì)方法的影響. 如圖4所示,寬帶信號(hào)設(shè)置為L(zhǎng)FM信號(hào),信號(hào)在時(shí)域與頻域有不同比例的重疊,信號(hào)2與信號(hào)1的重疊比例分別設(shè)置為30%、50%、70%和90%.


本文編號(hào)：3114731