针对短时小样本条件下相干信号的波达方向(Direction Of Arrival,DOA)估计问题,该文提出了一种基于相干积累矩阵重构的快速解相干方法。首先利用相干积累技术对阵列接收快拍进行处理,得到累积快拍矢量,提高了数据信噪比。再依据累积快拍矢量的结构特点构造一个非降维等效协方差矩阵,理论分析可知,该矩阵的秩仅与信源个数相等,与信号间相关性无关,即实现了相干信源完全解相干。相较于空间平滑类算法,该方法避免了阵列孔径损失,估计精度高、计算量小。仿真结果验证了算法的有效性。
针对相干信号波达方向(direction of arrival,DOA)估计问题,提出一种新的矢量重构解相干方法即变参考阵元数据互相关矢量重构(CVRCRE)算法。算法依次改变阵列参考阵元,求得所有阵元接收数据与对应参考阵元接收数据之间的互相关信息,并以此作为重构矩阵的列矢量构造一个等效协方差矩阵,然后借助MUSIC或ESPRIT算法,估计相干信号的波达方向。数学推导和理论分析表明:重构的矩阵能对相干信号完全解相干,算法不损失阵列孔径;在低信噪比和少量快拍数据条件下,估计性能要优于Toeplitz矩阵重构算法和前后向空间平滑算法。
针对双平行线阵相干信号二维波达方向(DOA,Direction of Arrival)快速估计问题,利用信号的非圆特性,提出了一种基于非圆信号的单次快拍数据的二维DOA算法.建立新的阵列坐标系,对阵列接收单次快拍数据进行共轭运算,通过数据重新链接得到伪快拍数据,阵列孔径扩展1倍.仅需要对3个伪单快拍矩阵的扩展矩阵进行一次奇异值分解即可实现二维DOA估计和解相干.该算法计算复杂度低,估计精度高,适用于对二维DOA估计实时性要求高的应用背景.计算机仿真结果验证了方法的有效性.
针对通道幅相误差条件下的相干信源波达方向(direction of arrival,DOA)估计问题,提出一种基于互相关矢量的误差校正和解相干算法。首先对阵列的状态转换进行时延控制,使两个子阵的接收数据保持旋转不变特性。再利用阵列互相关矢量元素的错位比值实现了误差系数估计,将误差校正后的互相关矢量重构为一个等效协方差矩阵即可实现解相干。进一步对不同时延可能导致的角度偏移进行了分析。仿真结果表明,该算法能够实现通道幅相误差的精确校正及解相干,且DOA估计性能接近于无幅相误差条件下的空间平滑类算法。
针对低信噪比和少快拍数情况下相干信源二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计精度大幅下降的问题,提出了基于一阶统计量的子空间旋转不变(ESPRIT)解相干算法。该算法首先对阵元接收数据进行求均值运算,利用每个阵元接收数据的一阶统计量构造三个Toeplitz形式伪协方差矩阵,实现相干信源的解相干;然后构造一个扩展协方差矩阵并对其进行一次奇异值分解即可实现相干信源的二维DOA估计。仿真结果表明:该算法在低信噪比和少快拍数下的估计性能优于空域平滑波达方向矩阵法,估计精度高,且避免了传统算法对信号协方差矩阵的处理过程,计算复杂度低,实时性高。
