互耦效应下低复杂度的二维DOA估计算法

摘要

互耦效应会对阵列流型产生扰动并改变子阵间的旋转不变关系,导致二维子空间类算法性能急剧下降甚至失效.传统二维波达方向(two-dimension direction of arrival,2D-DOA)估计和互耦校正算法存在二维谱峰搜索困难、迭代寻优慢和计算量大等问题.利用均匀矩形阵列的特殊结构以及互耦系数矩阵的特点,提出了一种互耦效应影响下能实现完全解互耦的二维旋转不变子空间算法.该算法通过合理选取3个在互耦影响下仍具备旋转不变关系的子阵列,构建扩展的协方差矩阵,通过一次特征分解,即可实现2D-DOA估计和互耦抑制.从理论上证明了 ESPRIT算法应用于互耦效应影响下2D-DOA估计的可行性.算法无需二维谱峰搜索和阵列互耦任何信息,计算量得到有效降低.仿真验证了该算法能够实现稳健的2D-DOA估计,并抑制互耦效应影响,估计性能与无误差时的标准ESPRIT算法接近.