一种基于高阶累积量的近场源距离、频率和方位联合估计算法

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1、一种基于高阶累积量的近场源距离、频率和方位联合估计算法第10期2005年10月电子学报ACTAELECTRONICASINICAVoi.33No.10Oct.2005吴云韬，侯朝焕，王荣，孙小东（中国科学院声学研究所数字系统集成部，北京100080）摘要：本文提出了一种基于高阶累积量的近场源距离、方位及频率三维参数联合估计方法，该方法利用构造的累积量矩阵的特征分解获得信号子空间，三维参数估计分别由构造的矩阵的特征值直接估计得到，算法计算简单而无需任何搜索且适于任意高斯噪声环境，与现有的方法相比，本文算法由于无需利用阵列的中心对称结构，因而有效计算机仿真实验验证

2、了算法的性能.的避免了阵列的孔径损失.最后，关键词：近场源；DOA估计；距离估计；频率估计；高阶累积量TN957.52文献标识码：A文章编号：0372-2112（2005）10-1893-04—————————————————————————————————————————————————————中图分类号：JointRangesDOA’sandFreguenciesEstimationofMultipleNear-FieldSourcesUsingCumulantWUYun-tao，HOUChao-huan，WANGRong，SUNXiao-dong（Int

3、egratedDigitalSystemLaboratory，Instituteoffcoustics，ChinesefcademyofSciences，Beijing100080，China）Abstract：AnewsubspacemethodbasedonCumuiantispresentedforjointestimationofrangesdirections-of-arrivai（DOA’s）andfreguenciesofmuitipienear-fieidsourcesimpingingonanarrayofsensors.Theparamet

4、ersofsourcesaredirectiygivenbytheeigenvaiuesofcertainconstructedmatrices.Comparedwithseveraiexistingmethods，theiossofarrayapertureiseffectiveiyavoidedandhencetheperformanceimprovementofparameterestimationisachieved.Simuiationresuitsshowthattheproposedmethodoutper-formanESPRIT-iikeme

5、thod.Keywords：near-fieidsource；DOAestimate；rangeestimate；freguencyestimate；cumuiant能，但它需要高维搜索，是高度非线性的计算，在多个信号源［4］时，其计算量将是非常庞大的.针对窄带信号模型，，Huang［5］等先后推广了传统的一维MUSIC方法，提出了二维Jeffers!引言—————————————————————————————————————————————————————空间谱估计是近二十年来发展起来的一门新兴信号处理理论.常规的空间谱估计方法有ML、WSF、MUSIC、

6、ESPRIT和［1］（最小内积）等，这些算法都假定信号源为远场入射到接MN然而，二维MUSIC方法而实现了距离和DOA的联合估计，［6］等基于分维处MUSIC需要二维搜索.为降低其计算量，Starer收阵列，因而，由阵列接收的信号源具有平面波前，在平面波前的假设前提下，信号源的位置由信号的到达方向（一维或二当信号源靠近阵列而位于阵列孔径的维方向）来确定.然而，近场时（即Fresnei区域），信号的平面波前的近似不再有［2~12］效，此时，近场源相对于阵列孔径需用球面波前来精确的2-DMU-理提出了改进的基于路径跟踪搜索（path-foiiowing）从一定的程

7、度上减轻了二维搜索带来的计算负荷，SIC方法，［7］但仍然要求一维搜索.类似的工作还有文献提出的改进的［9］路径搜索算法以及Weiss和Friediander利用一给定的距离值用root-MUSIC方法实现DOA的估计，使得2-DMUSIC方法计算更加简单，但其距离估计仍然需要一维搜索实现.在现有的［10］方法中，等提出的基于高阶累积量的总Chaiia和Shamsunder—————————————————————————————————————————————————————描述，波前的形状随阵列的位置具有非线性变化特性，信号源的位置必须用距离和到达方向来共

8、同确定，近场源的定位也就归结为信号源的