基于高阶累积量空间谱估计算法的研究

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1、基于高阶累积量的空间谱估计算法研究摘要空间谱估计能够对空间多个信号进行超分辨测向，而四阶累积量由于具有抑制高斯噪声、虚拟阵列扩展、对阵列误差不敏感等特性，成为空间谱估计领域的热门研究方向。本文主要研究基于四阶累积量的空间谱估计技术在波达方向估计上的应用。本文首先介绍了高阶累积量的基础知识和传统的基于四阶累积量的MUSIC算法的基本原理，并且对四阶累积量矩阵的结构及其相关性质进行了分析。针对均匀线阵和任意阵列，分别研究了减小计算量的改进算法，并对算法进行了计算机仿真和实测数据的仿真分析。然后介绍了基本的信源

2、数估计方法，针对现有的很多信源数估计算法并不适用于四阶累积量这一问题，提出了新的基于四阶累积量的信源数估计方法。最后研究了四阶累积量算法的综合应用，针对实际中阵列孔径受限的问题，利用非零延迟互相关和累积量函数的特点以及实值空问变换，分别提出了两种综合的基于四阶累积量的DOA估计算法，都将均匀线阵扩展到4倍，使阵列能够对更多的信号源进行估计，并且由于算法中引入了实值求根的思想，一定程度上弥补了阵列扩展所带来的计算量的增加；针对基于四阶累积量的MUSIC算法运算量较大的问题，提出利用重构四阶累积量矩阵构造预处

3、理模型，运用多级维纳滤波器的前向递推过程代替特征分解，并用求根过程代替谱峰搜索的方法，从而大大降低算法的计算量。文中对各种算法进行了计算机仿真实验，比较分析算法多方面的性能，验证了所提算法的有效性。关键词：阵列信号处理；四阶累积量；信源数估计；阵列扩展ABSTRACTSpacespectrumestimationtechniquecansolvesuperresolutionofdirectionofmultiplesignals．Fourth-ordercumulanthasthepropertieso

4、fgaussiannoisesuppression，virtualarrayexpansion，notsensitivetothearrayerror，SOfourth—ordercumulantbecomestheactiveresearchdirectioninthefieldofthestudyofspacespectrumestimation．Thispapermainlystudiestheapplicationofthespacespectrumestimationtechnologywhic

5、hisbasedontheforth．ordercumulantinthedirectionofarrival．Firstly，thispaperintroducedthebasicknowledgeoffourth-ordercumulantandthebasicprincipleoftheMUSICalgorithmwhichisbasedonfourth-ordercumulant，detailedanalysisofthestructureofmatrixoffourth-ordercumulan

6、tanditsrelatedproperties．Theimprovedalgorithmswhichcouldreducetheamountofcalculationwereresearchedforthelineararrayandanyarray，andanalysedthealgorithmofcomputerandthemeasureddatasimulation．Andthenitintroducedthebasicalgorithmofsourcenumberestimation，invie

7、woftheproblemthatmanyalgorithmofsourcenumberestimationdoesnotapplytofourth—ordercumulant，anewalgorithmofsourcenumberestimationwhichisbasedonfourth-ordercumulantWasproposed．Finally，itstudiedthecomprehensiveapplicationoffourth-ordercumulant，inviewoftheprobl

8、emthattheactualapertureofthearrayisinlimited，byuseofthecharacteristicofthenon-zerodelaycross-correlationandcumulant，andtherealvaluespacetransformation，thispaperproposedtwocomprehensivealgorithmsofDOAestimationwhichi