均匀圆阵DOA估计解模糊算法研究

"这篇论文是2011年2月发表在《天津大学学报》第44卷第2期的自然科学论文，由冷文和王安国共同撰写。研究内容涉及均匀圆阵（Uniform Circle Array, UCA）在来波方向估计（Direction of Arrival, DOA）中的解模糊算法，旨在解决当阵列半径大于半波长时测向性能下降的问题。论文提及了一种创新算法，通过将阵列中某个元素转换为小半径元素，以消除虚假角度和真实角度导致的导向矢量近似或相同的情况，从而抑制模糊伪峰。此外，论文还介绍了利用虚拟阵列变换技术，避免了对原始天线阵列结构的改动。仿真结果显示，该算法能有效抑制伪峰，确保在大半径条件下均匀圆阵对来波方向的精确估计。关键词包括：来波方向估计、均匀圆阵、导向矢量、模糊和虚拟阵列变换。" 在这篇2011年的研究中，作者关注的是在均匀圆阵中进行DOA估计时遇到的一个重要挑战，即当圆阵半径超过半波长时出现的估计模糊问题。这种模糊现象会显著降低天线阵列的测向性能。为了解决这个问题，他们提出了一种新的算法。算法的核心在于选择性地改变阵列中的一个元素，将其变为小半径元素。这样做可以打破原有的平衡状态，即虚假角度和真实角度对应的导向矢量近似或完全相同的情况，从而有效地抑制因模糊产生的伪峰值。 导向矢量是DOA估计中的关键概念，它反映了信号从不同方向到达阵列各元素时相位差的信息。在存在模糊的情况下，不同的真实DOA可能导致相同的导向矢量，使得估计过程变得困难。论文提出的解决方案通过调整阵列元素，能够区分这些近似的导向矢量，提升DOA估计的准确性。 为了实际应用这个算法，作者引入了虚拟阵列变换的概念。虚拟阵列变换允许在不改变物理阵列结构的前提下，构建新的等效阵列，这对于保持系统硬件的完整性至关重要。通过这种方式，算法得以实施，而无需对现有天线布局进行物理修改。 仿真结果证明了这个解模糊算法的有效性，它能够显著抑制由于估计模糊产生的伪峰，从而在大半径的均匀圆阵中实现对来波方向的准确估计。这项研究为改善基于均匀圆阵的DOA估计算法提供了新的思路，对于无线通信、雷达系统和信号处理等领域具有重要的理论与实践意义。