共轭传播算子测向算法

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1、第5期刘剑等：共轭传播算子测向算法·19·共轭传播算子测向算法刘剑1,王延伟1,黄知涛2,周一宇2(1.空军工程大学电讯工程学院，陕西西安710077；2.国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：针对一维信号提出了共轭传播算子测向算法(COP)，新算法利用了阵列输出数据的共轭，通过对阵列孔径的扩展，可对多于阵元数的信号进行测向，其分辨力和测角精度优于OPM(正交传播算子测向算法)和MUSIC算法。分析了新算法的均方误差性能和计算复杂度，得到了均方误差的解析表达式。仿真实验验证了COP算法的优良性能，

2、均方误差的理论值与仿真值相符。关键词：阵列信号处理；测向；阵列扩展；传播算子方法中图分类号：TN911.7文献标识码：A文章编号：1000-436X(2008)05-0013-06ConjugatepropagatormethodfordirectionfindingLIUJian1,WANGYan-wei1,HUANGZhi-tao2,ZHOUYi-yu2(1.TelecommunicationEngineeringInstitute,AirforceEngineeringUniv.,Xi’an710077,Chin

3、a;2.SchoolofElectronicScienceandEngineering,NationalUniv.ofDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:Anewdirectionfindingalgorithmcalledconjugatepropagatormethod(COP)forone-dimensionsignalswasproposed.Thenewalgorithmusesthearrayoutputanditsconjugateformtoe

4、xtendthearrayaperturesothatitcandetectmoresignalsthansensorsandhasbetterperformance(intermsofresolutionandangularprecision)thanOPM(orthonormal-PM)andMUSICalgorithms.Themeansquareerror(MSE)performanceofCOPwasanalyzedandtheanalyticalexpressionofMSEwasgiven.Thecomp

5、utationalcomplexityofCOPwasanalyzedalso.SimulationresultsshowthebetterperformanceofCOPthanOPMandMUSICalgorithmsandtheaccordancebetweenthetheoreticalresultsandthesimulationresults.Keywords:arraysignalprocessing;directionfinding;apertureextension;propagatormethod第

6、5期刘剑等：共轭传播算子测向算法·19·1引言收稿日期：2006-08-21；修回日期：2008-03-01基金项目：国家自然科学基金资助项目(60502040)FoundationItem:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(60502040)以MUSIC算法[1]为代表的子空间类高分辨测向算法可对多信号同时测向，测向精度也远高于传统测向方法，但这些算法需要对协方差矩阵进行特征分解(ED)或对数据矩阵进行奇异值分解(SVD)。传播算子方法(PM)[2]不需要ED或SV

7、D，信号数远小于阵元数时计算量明显小于MUSIC算法。正交传播算子方法(OPM)在中高信噪比下的性能接近于MUSIC算法，低信噪比下对信号个数适当过估计其性能也接近于MUSIC算法[2]。但对OPM，可测向信号数小于阵元数、低信噪比小阵列情况下，若信号个数仅略小于阵元数，则OPM算法难以最佳过估计信号数，从而性能下降。利用高阶累积量对阵列进行扩展[3]可以解决这2个问题，但估计高阶累积量矩阵的计算量很大。为增加可测向信号数并提高测角精度和分辨力，同时保持较小的计算量，本文针对一维信号提出了共轭PM算法(COP)。第5期

8、刘剑等：共轭传播算子测向算法·19·2数据模型及传播算子方法的测向原理2.1数据模型假设有D个不相关窄带信号入射到M元阵列上，信号入射方向与阵列共平面，阵列位于远场。文中认为信号数D已知或已估计得到了。上标“*”表示共轭，“T”表示转置，“H”表示共轭转置。阵列输出矩阵为(1)其中为信号矩阵，为噪声矩阵，为方向矩阵，为信号矢量，为