采用Radon-Wigner变换的二维波达方向估计

许建忠 孙红伟 孙业岐 段平光

①(河北大学物理科学与技术学院 保定 071002)

②(河北大学工商学院 保定 071002)

1 引言

线性调频信号(LFM)是一种特殊的非平稳信号，在通信、雷达、声纳等系统中都有着广泛的应用，针对此类信号的波达方向(DOA)估计问题日益受到人们的重视。近年来，为对非平稳信号进行有效的 DOA估计，国内外学者提出了不少有效的方法。文献[1-3]提出空间时频矩阵的概念，将Wigner-Ville分布(WVD)应用于阵列信号处理中，但在多信号情况下，WVD存在的交叉项影响了这些方法对信号的选取和 DOA估计的精度；文献[4]采用短时傅里叶变换建立空间时频分布，避免了WVD交叉项的干扰，实现了2维的DOA估计，但存在复杂的参数配对；文献[5]利用分数阶傅里叶变换(FRFT)良好的时频聚集特性在FRFT域结合子空间方法实现了LFM信号的2维DOA估计，但该方法减少了阵列的孔径，其精度等参数存在一定的限制。

本文将Radon-Wigner变换(RWT)方法引入到阵列信号处理中，结合 MUSIC算法，提出了一种基于RWT的LFM信号2维DOA估计算法，该算法能够抑制WVD存在的交叉项干扰，并可以同时进行多个LFM信号的DOA估计，具有在低信噪比情况下进行 DOA估计的能力。仿真实验验证了该算法的有效性。

2 阵列信号模型

假设空间存在L个线性调频信号，入射到一个均匀竖直平面阵上，如图1所示，均匀平面阵是由M×N个全向天线阵元等间距排列在平面上组成[6]。参考阵元为坐标原点，阵元间隔为d，则第p行，q列阵元的输出为

图1 均匀平面阵竖面放置结构示意图

式中fl0和βl分别是线性调频信号的初始频率和调频斜率，npq(t)为相互独立的高斯白噪声，为信号sl(t)在(p,q)阵元相对于参考阵元的延时，