【摘 要】
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在阵列信号处理这一研究领域,波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计是其中的一个重要研究方向。目前DOA估计算法大多数针对一维空间域,然而对二维DOA估计的研究显然更具有实际意义,虽然一维DOA算法可以直接推广到二维DOA估计上来,但由此也会带来计算复杂度过大而实用性降低等问题。本文针对DOA估计算法应用到二维DOA估计上存在的不足,进行了如下研究工作:利用均匀矩形阵列对二
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在阵列信号处理这一研究领域,波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计是其中的一个重要研究方向。目前DOA估计算法大多数针对一维空间域,然而对二维DOA估计的研究显然更具有实际意义,虽然一维DOA算法可以直接推广到二维DOA估计上来,但由此也会带来计算复杂度过大而实用性降低等问题。本文针对DOA估计算法应用到二维DOA估计上存在的不足,进行了如下研究工作:利用均匀矩形阵列对二维信号到达角进行估计,研究了传统的DOA估计算法,如Bartlett算法、Capon算法、MUSIC算法,通过仿真对比发现这些算法在信噪比较低或者快拍数较少时估计性能较差;研究了基于压缩感知的DOA估计算法,如SVD算法、FOCUSS算法、OMP算法以及BCS算法,仿真结果表明这些算法不需要较多快拍数就能获得很好的估计结果。本文针对压缩感知类算法直接应用到二维DOA估计上存在的计算复杂度过大的问题,通过可分离阵列流形技术进行降维处理,并利用均匀矩形阵列中均匀线性子阵在接收信号时的时空等效性,提出了可分离阵列流形的多快拍处理方式。通过理论分析和仿真表明降维方法显著降低了这些算法的计算量,仿真实验也验证了多快拍处理方式的有效性。另外,本文针对压缩感知类DOA算法的网格失配问题,介绍了基于一阶泰勒展开的离网近似模型,研究了结合可分离阵列流形技术的二维离网DOA估计算法,针对该算法存在的离网耦合问题,以及该算法对网格偏差值给予高斯先验分布不符合实际的问题,本文提出改进的二维离网DOA估计模型并将网格偏差的先验分布改进为均匀分布,通过仿真实验表明本文所提出的二维离网DOA估计算法有效解决了离网耦合问题并且提高了估计精度。
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