一种基于稀疏表示的DOA估计新方法-论文.pdf

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1、第30卷第1期航天电子对抗51一种基于稀疏表示的DOA估计新方法张天恒，季华益，曾德国(中国航天科工集团8511研究所，江苏南京210007)摘要：提出了一种基于空间频率稀疏表示的宽带波达方向DOA估计方法。首先利用空间频率构建过完备字典，以代替传统的频率和角度的二维字典，大大缩小了字典长度。然后对接收到的数据进行傅里叶变换，建立稀疏模型进行DOA估计，提高了算法在低信噪比下的性能。经验证，该算法可对宽带范围内的多个窄带信号及宽带信号进行高精度DOA估计，且适用于非相干信号和相干信号。关键词：空间频率；窄带；宽带；DOA；稀疏表示中图分类号：TN97

2、文献标识码：AAnewmethodforDOAestimationbasedonsparserepresentati0nsZhangTianheng，jiHuayi，ZengDeguo(No．8511ResearchInstituteofCASIC，Nanjing210007，Jiangsu，China)Abstract：Awide-bandDOAestimationmethodbasedonspacefrequencysparserepresentationisproposed．Firstly，theover-completedictionaryb

3、yusingspacefrequencyisconstructedtoreplacethetraditional2一Ddictionaryusingfrequencyandazimuth．Itreducesthelengthofdictionary．Secondly，thereceivedsignalsoffrequencycovarianceareusedtoconstructsparseDOAestimationmodeltoimprovetheperformanceinlowSNR．Thetheoryanalysisandexperimentr

4、esultsindicatethattheproposedmethodiscorrectandeffectivetoestimatethefrequencyandDOAofmanynarrow-bandsignalsandwide-bandsignalswithwide—bandreceiver．Itcanbeusedforcoherentandincoherentsignals．Keywords：spacefrequency；narrow-band；wide-band；directionofarrival；sparserepresentation估

5、计法具有很高的估计精度，无需任何预处理，并可直0引言接应用于相干信号，因而得到了国内外学者的广泛关对辐射源进行精确的测向定位是现代战争中的重注。Malioutov等口提出了利用频率和角度构建联合要作战环节之一，因此，波达方向(DOA)估计理论和字典的方法。但该方法随着频段的展宽，字典的长度算法的研究具有极大的军事应用价值[1]。实际的测向随之增加。这一方面增加了计算量和存储量；另一方装备面临的是一个很宽的频段，同时空间中本身包含面，在宽频段范围内很难保证字典内没有相同的元素，着诸如线性调频、扩频等宽带信号，如何对这些信号的当存在相近的元素时，字典的相

6、干性不能满足，稀疏分DOA进行高精度的估计是一个巨大的挑战。目前经解的精度急剧下降。典的DOA估计方法是基于阵列的空间谱估计法。以针对以上问题，本文引入空间频率的概念，提出了MUSIC为代表的信号子空间算法使测向定位技术突一种基于空间频率的DOA估计方法。该方法的字典破了分辨率的限制，但该算法有计算量大、在低信噪比在整个带宽内恒定不变。利用阵列接收信号的频域数条件下性能不佳等缺点，且该算法不能直接对相干信据建立稀疏模型，可以同时对带宽范围内的多个窄带号进行处理，而利用空间平滑的方法解相干则会损失和宽带信号进行高精度DOA估计。一定的阵列孑L径L2]。

7、1数学模型与经典的谱估计法相比，基于稀疏表示的DOA1．1阵列数据DOA估计数学模型收稿日期：2013—09—2O；2013—12—20修回。作者简介：张天恒(1989一)，男，硕士研究生，主要研究方向为阵假设K个远场信号入射到阵元间距为d的M个列信号处理。均匀线阵上。第i(一1，2，⋯，K)个信号的方位角为52航天电子对抗2014(1)，频率为。M个阵元接收到的数据可以表示为一出将宽带范围内的若干频点分别建立字典，再将若干个矢量：个字典组合成一个大字典的方法，即：X(￡)===A(厂，)

8、s(￡)+N()(1)一[(厂，)，(厂2，)，⋯，(厂N，

9、，)](6)式中，A(f，)是M×K维阵列流形矩阵，S(t)=式中，N，为宽带信号频点个数。当角度空间划分为