采用前向空间平滑分组的混合信号波达方向估计算法

发布时间：2024-05-14 23:47

　　针对混合信号在估计其波达方向时阵列孔径和信噪比损失严重的问题,提出了一种基于对称均匀线阵的波达方向估计算法。对于独立信号,利用旋转不变性子空间类算法估计出其波达方向;对于多径传播引起的多组相干信号,利用矩阵的差分以及斜投影分组估计出其波达方向。这种利用矩阵差分的算法不仅消除了独立信号对相干信源的影响,而且相比前向空间平滑算法减少了斜投影和空间平滑的次数,降低了阵列孔径和信噪比的损失。该算法还可以与多种平滑算法相结合,降低对阵元数的要求并提高仿真性能。在估计相干信号的波达方向时,利用旋转不变性子空间类算法思想代替多信号分类算法,避免了谱峰搜索,降低了运算时间。仿真结果表明:存在5个相干信源时,在-10dB的低信噪比的情况下,所提算法仅需7个阵元就可获得误差较低的估计结果,而且与多信号分类算法相比节约了大量运行时间。

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【部分图文】：

图1算法1估计相干信源DOA的计算步骤

为了估计相干信号的到达角，首先需要从协方差矩阵中消除独立信源的影响，然后再解相干。本文对文献[9]算法进行了改进，利用差分矩阵的所有元素来进行平滑处理。这种利用协方差矩阵减去其行列共轭转置的算法不仅能消除独立信号的影响，同时也对相干信号进行了一次平滑处理。为了方便叙述，本文将这种....

图2算法2分组估计DOA的计算步骤

在分组估计相干信号的DOA时，算法2利用了矩阵减去其行列转置、斜投影等操作，这些操作不仅能和FSS相结合，还可以与其他平滑算法结合使用，以进一步改善阵列孔径的损失，提高估计性能。4仿真结果

图3阵元数为7时均方根误差随信噪比的变化曲线

从图3可以看出，算法2的估计精度优于文献[12]算法的。这是因为文献[12]算法与算法2相比，多平滑了pi/2次，导致了阵列孔径的损失，多斜投影了G2次，导致了信噪比的损失。因此，在低阵元情况下，文献[12]算法的性能不如本文算法的。在低信噪比的情况下，算法2的估计精度优于算法1....

图4阵元数为9时均方根误差随信噪比的变化曲线

从图4可以看出，算法1的估计效果远优于文献[9]算法的。这是因为算法1是对差分矩阵的所有元素进行了FSS处理，而文献[9]算法仅对其中1列进行了简单平滑。相比FSS算法，算法1在信噪比较低时性能更加优越，而且可以分别计算独立信号与相干信号的DOA。4.2不同阵元数下的效果分析

本文编号：3973593