C omputer Engineering and Applications 计算机工程与应用
2014,50(17)
1 引言
波达方向(DOA)估计是阵列信号处理中一个重要
的研究方向。传统的 DOA 估计方法全都假定目标信号
为点源,即信号的能量集中于某一离散的角度
[1-2]
。但在
阵列成像、声源定位、对流层及电离层无线电传播和移
动通信等领域中目标信号常具有空间分布特性
[2]
,即信
号的能量在某一空间区域内连续扩散。此时基于点源
假设的估计方法由于忽略了信号的分布特性其性能将
严重恶化,甚至得到错误的估计结果。
对于分布信号源,一般是先给出参数化模型,然后
利 用 最 大 似 然
[1]
、DSPE
[2]
和 DISPARE
[3]
等 方 法 估 计 其
DOA 参数,这些方法均假设信号的角分布函数形式已
知,且均需进行多维搜索,计算负担较重。对于二维分
布源,由于有四个待估参数:中心方位角、方位角扩展、
一种相干分布式信号二维 DOA 快速估计方法
王 莉
1
,罗 海
2
WANG Li
1
, LUO Hai
2
1.四川农业大学 信息与工程技术学院,四川 雅安 625014
2.成都工业学院 通信工程系,成都 611730
1.School of In formation and Engineering Technology, Sichuan Agricultural University, Ya’an, Sichuan 625014, Ch ina
2.Department of Communicatio n Engineering, Chengdu Technological University, Chengdu 611730, Ch ina
WA NG Li, LUO Hai. Fast method for 2D DOA estimation of coherently distributed signals. Computer E ngineering
and Applicatio ns, 2014, 50(17):200-204.
Abstract:Based on L-s haped linear array, this paper presents a fast m ethod for the two-dimensional(2D)Direction-Of-
Arrival(DOA)estimation o f Coherently Distributed(CD)source. The presented method obtains two rotational invariance
matrixes about the cen tral DOAs of CD sources by one order Taylor approximation to the generalized steering vectors of
two pairs of s hif ted subarrays. Th e central DOAs o f 2D C D sour ces are estimated using a new propagator method to solve
the rotational invariance matrixes. The method avoi ds spectrum-peak searching and the eigen decomposition of the
high-dimens ional sample covariance matrix in classical subspa ce methods. As a result, the computational cost is signifi-
cantly reduced. Under small angular spread, the proposed method provides a good estimation performance and outper-
forms Sequential One-dimensional Searching(SOS)algorithm at low SNR. As the new method is a blind estimator, t he
prior information of the specific angular dis tribution shapes of distribut ed sources is not necessary. Simulation results dem-
onstrate the effectiveness of the method.
Key words:coherently distributed sources; 2-dimensional Direction-Of-Arrival(DOA)estimation; L -shaped linea r array;
rotational invariance matrix; propagator method
摘 要:基于 L 型线阵,提出了一种估计相干分布源二维波达方向(DOA)的快速算法。通过对两组平移子阵的广义
方向矢量做泰勒近似获得关于分布源中心 DOA 的两个旋转不变矩阵,利用传播算子法求解旋转不变矩阵从而估计
出分布源的中心 DOA。该算法避免了常规子空间算法中的谱峰搜索和对高维样本协方差矩阵做特征分解,显著降
低了计算量。算法在小角度扩展情形下有优异的估计性能,且低信噪比时的估计性能优于一维交替搜索算法。此
外,算法无需知道分布源的角分布形式,是一种盲估计。仿真结果验证了算法的有效性。
关键词:相干分布源;二维波达方向估计;L 型线阵;旋转不变矩阵;传播算子法
文献标志码:A 中图分类号:TN911.7 doi:10.3778/j.issn.1002-8331.1309-0315
作者简介:王莉(1976—),女,讲师,主要研究方向为信号处理技术、计算机仿真技术等;罗海(1977—),男,讲师,主要研究方向为
通信信号与信息处理等。E-mail:mail_wangli@163.com
收稿日期:2013-09-22 修回日期:2014-02-10 文章编号:1002-8331(2014)17-0200-05
CNKI 网络优先出版:2014-03-03, http://www.cnki.net/kcms/doi/10.3778/j.issn.1002-8331.1309 -0315.html
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