基于伪协方差矩阵的频率和角度联合估计算法

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1、第8期顾建峰等：基于伪协方差矩阵的频率和角度联合估计算法·45·基于伪协方差矩阵的频率和角度联合估计算法顾建峰,魏平(电子科技大学电子工程学院，四川成都610054)摘要：提出了一种计算简单并且具有很好统计性能的色噪声环境下频率和角度联合估计算法。假设噪声的时间相关长度小于信号的时间相关长度来消除噪声的影响，而后利用足够的时间相关来构成伪协方差矩阵，并对其进行奇异值分解获得信号频率，最后利用一一对应的一维搜索方法获得角度估计值。最后数值仿真结果证实了所提方法不仅由于阵列的扩展效应而使得角度估计性能的优越，而且在很小计算负担的条件下频率估计也给出较好的性能。关键词：阵列信号处理；伪协方差；

2、联合估计；角度；频率中图分类号：TN911.23文献标识码：A文章编号：1000-436X(2007)08-0040-06Jointfrequency-angleestimationusingapseudocovariancematrixGUJian-feng,WEIPing(DepartmentofElectronicEngineering,UniversityofElectronicScienceandTechnology,Chengdu610054,China)Abstract:Acomputationallysimplejointfrequencyandangleestimati

3、onmethodwithgoodstatisticalperformancewasproposed.Theproposedmethodeliminatestheeffectofadditivenoiseundertheassumptionthatthetemporal-correlationlengthofthenoisefieldisshorterthanthatofthesignals,andconstructsapseudocovariancematrixbyexhibitingasufficienttemporalcorrelationtoobtainthefrequencyes

4、timationbyimplementingthesingularvaluedecomposition(SVD)ofit,thentheangleswereobtainedone-by-oneusing1-Dsearches.Finally,itisshownthattheproposedmethodissuperiorinestimatingtheanglesbecauseoftheapertureextensionandoffersgoodestimationperformanceofthefrequenciesatthelowcomputationalburdenthroughnu

5、mericalsimulations.Keywords:arraysignalprocessing;pseudocovariance;jointestimation;angle;frequency第8期顾建峰等：基于伪协方差矩阵的频率和角度联合估计算法·45·1引言收稿日期：2006-11-20；修回日期：2007-05-10基金项目：新世纪优秀人才支持计划FoundationItem:TheProgramforNewCenturyExcellentTalentsinUniversity在通信、雷达、声呐、地震勘探及其深空探测等诸多领域，用空间谱估计算法对空间远场信号进行到达角估计是阵列

6、信号处理中的一个重要任务。近年来，为了进一步的提高处理效率和算法的性能，利用阵列信号处理进行多参数联合估计受到了越来越多的重视[1~3]，特别是空间到达角和时间频率的联合估计引起了广泛的兴趣而成为一个热点。Wax等[4]将传统的空域协方差矩阵扩展成空时域协方差矩阵，然后用空间和时间频率二维搜索方MUSIC[5]算法扩展到二维，尽管Lin等[6]将二维问法进行谱峰搜索，这种方法仅仅是将一维的谱但是题进行降维提出了一种树结构FSF-MUSIC算法，这也是需要几个一维搜索过程，因此这类基于MUSIC算法的计算量一般都比较大，不能用于实时系统。为了能够能在实际系统中得到应用，Zoltowski等

7、[7]利用计算量低的ESPRIT[8]算法,并结合特殊的非均匀L型阵提出了一种用于机载雷达的实时频率、方位角和仰角联合估计方法，这种方法的性能不是很理想；Haardt等[9]第8期顾建峰等：基于伪协方差矩阵的频率和角度联合估计算法·45·针对移动通信应用中的空分多址技术(SDMA)提出了一种酉ESPRIT的有效算法，这种方法需要把矩阵变换到实数域然后进行联合Schur分解，而且性能也不是很理想[10]；后来Strobach[10]提