基于匹配追蹤算法的波達方向估計方法＊

鄭生華，李景峰

（中國電子科技集團第三十八研究所，安徽合肥230088）

0 引言

在雷達、聲納、通信和電子戰(zhàn)等領(lǐng)域中，確定接收信號的DOA參數(shù)具有重要意義。DOA估計的波束形成法將陣列輸出加權(quán)求和，使陣列天線方向圖主瓣指向所需方向上，對期望信號得到最大輸出功率的方向為信號源的DOA估計值。在波束形成器中，Bartlett波束形成器基于經(jīng)典Fourier分析對傳感器陣列數(shù)據(jù)進行延時相加處理，使波束形成器的輸出功率對于某個入射信號為最大。和周期譜圖譜估計類似，其分辨率低。為了克服這個缺點，Capon最小方差法使用一部分自由度在期望觀測方向形成一個波束，同時利用剩余的自由度在干擾信號方向形成零陷來提高Bartlett波束形成器的性能。

波束形成器分辨率受限于瑞利限，而天線的波束寬度與陣列的孔徑密切相關(guān)，為了獲得超過瑞利限的更高DOA分辨率，可采用基于子空間的超分辨算法。其中，典型代表是Schmidt提出的多重信號分類（MUSIC）算法［1］和Roy等人提出的借助旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)估計信號參數(shù)（ESPRIT）算法及其修正算法［2－3］。這些算法是把線性空間概念引入到參數(shù)估計中，屬于特征結(jié)構(gòu)的子空間方法。其中，MUSIC算法通過構(gòu)建所謂的MUSIC空間譜，根據(jù)其譜峰所對應(yīng)的角度來確定DOA。由文獻［1］的分析可知，只要數(shù)據(jù)長度足夠長或信噪比足夠高，且信號模型準(zhǔn)確，MUSIC算法就可得到任意精度的DOA估計值。但在低信噪比和小樣本情況下，分辨率損失較大，尤其對于高度相關(guān)信號更是如此。ESPRIT算法采用對稱子陣的特殊陣列結(jié)構(gòu)，根據(jù)子陣輸出協(xié)方差矩陣之間的旋轉(zhuǎn)不變性估計信號參數(shù)。……