基于空间平滑的单快拍波达方向估计算法

刘晓娣,周新力,肖金光

(海军航空工程学院电子信息工程系,山东 烟台　264001)



基于空间平滑的单快拍波达方向估计算法

刘晓娣,周新力,肖金光

(海军航空工程学院电子信息工程系,山东 烟台264001)

0引言

波达方向(DOA)估计在雷达、无线通信、声纳等领域有着广泛应用，经典的子空间类算法(如MUSIC算法[1]、ESPRIT算法[2])能够实现DOA的超分辨估计，但要求接收数据的协方差矩阵的秩等于信源个数，且估计的准确性以采用大量快拍数据获取高精度的信号子空间或噪声子空间为前提。而在实际应用中，相干信号普遍存在，且往往只能获得有限的快拍数据，尤其是在处理短时突发信号或运动目标信号时，只有单快拍可用，此时传统的DOA估计算法往往失效。

近年来，采用单次快拍数据的相干信源DOA估计得到关注[3-12]，并取得了一定的研究成果。文献[5]直接采用单次快拍数据构造Toeplitz矩阵实现DOA估计(简称DTOP)，实时性好；文献[6]在文献[5]的基础上，对单次快拍数据进行相关处理后再构造Toeplitz矩阵，提高了低信噪比条件下的DOA估计性能；文献[7]利用虚拟阵列接收数据构造伪协方差矩阵，并利用酉变换实现DOA估计，降低了计算复杂度。但文献[5-7]中的算法要求所有入射信号均具有零初始相位，这在实际应用中几乎无法满足[8]。文献[10]在文献[5]的基础上，以阵列的中心阵元作为参考阵元，利用单次快拍数据构造伪协方差矩阵实现DOA估计(简称ENDTOP)，克服了所有入射信号均需具有零初始相位的局限性，但该算法要处理M个信源，需要的接收阵元个数N≥2M-1，严重制约了其信号处理能力。……