基于谱校正和中国余数定理的时—空欠采样联合估计算法

"时—空欠采样下的频率和DOA联合估计算法是一种针对入射信号频率和波达方向(DOA)估计的新方法。它采用非均匀线阵和多路并行欠采样，利用谱校正和中国余数定理实现高效估计。这种方法在样本利用率、计算速度和对快速时变目标的适应性上都有显著优势，即使在低信噪比环境下也能保持高成功率，具有广泛的应用潜力。" 在通信和信号处理领域，波达方向（DOA）估计和频率估计是两个关键问题，尤其是在时—空欠采样情况下，这两个问题的解决更具挑战性。传统的Nyquist采样定理通常要求采样率不低于信号最高频率的两倍，但在实际应用中，由于硬件限制或能量效率考虑，往往采用低于Nyquist速率的采样，这被称为欠采样。这种情况下，信号重构和参数估计的难度增大。 针对这一问题，该研究提出了一种创新的联合估计算法。首先，通过布置稀疏分布的传感器形成非均匀线阵，然后对入射信号进行多路并行的欠采样，以减少数据量和计算复杂度。接着，采用AM（幅度调制）估计器从少量样本中获取频率和相位差的余数，这是算法的关键步骤，因为AM估计器能在低样本数量下提供精确的初始信息。 然后，算法利用闭式中国余数定理对这些余数进行处理，直接得出频率和DOA的估计值。中国余数定理在数值计算中常用于将一个大整数的除法问题转化为多个较小整数的除法问题，这里被创造性地应用于信号处理中，提高了估计的精度。特别地，该算法的亮点在于谱校正结果可以被频率估计器和DOA估计器共享，进一步提升了样本的利用率。 相较于其他基于中国余数定理的频率估计方法，该算法无需对源信号进行多次欠采样，大大缩短了计算时间，更适合处理快速变化的目标。仿真结果证实了联合估计算法的有效性和高精度，即便在低信噪比环境下，也能实现高成功率的DOA和频率估计，这表明该算法在实际应用中具有很大的潜力，特别是在雷达、无线通信和声纳系统等需要快速准确定位源信号的方向和频率的场景。 "时—空欠采样下的频率和DOA联合估计算法"为欠采样环境中的信号处理提供了一个高效且精确的解决方案，其独特设计和优良性能使其成为未来研究和开发的重要参考。