宽带信号DOA估计的子空间算法研究

摘要

信号的DOA(Direction of Arrival)估计算法是阵列信号处理领域中一个热点的研究问题,主要解决空间中多个信号的精确测向问题。本文结合****研究,主要进行宽带信号DOA估计的子空间算法研究。
　　 首先,通过仿真实验分析了在实际应用中影响DOA估计结果的重要因素,并对经典的MUSIC(Multiple Signal Classification)算法和ESPRIT(Estimation of SignalParameters via Rotational Invariance Techniques)算法的理论性能和优缺点进行了对比,MUSIC算法属于噪声子空间算法,利用导向矢量与噪声子空间的正交性得到信号的入射方向,算法性能略好于ESPRIT算法;ESPRIT算法属于信号子空间算法,利用子阵间信号子空间的旋转不变特性来求解,但ESPRIT算法不需要进行谱峰搜索,实时性较好。
　　 其次,针对ISM算法存在的精确度低和计算量大这两点不足提出两种改进算法:一是从提高精确性的角度对信号能量作加权处理;二是从减少计算量的角度对信号结构进行改善。通过仿真实验,从均方根误差和分辨概率两个方面验证了两种改进算法的优越性。
　　 最后,在系统深入地研究了经典的CSM类算法的基础上,讨论了聚焦矩阵的构造方法和聚焦频率的选取准则,并对无需角度预估的宽带信号DOA估计方法进行了仿真分析和改进研究。结果表明,改进后的算法既不需要角度预估,且聚焦前后不存在信噪比损失,具有更好的性能。