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基于四阶累积量的阵列信号参数估计

黄昌九  
【摘要】:阵列信号参数估计是阵列信号处理的一个重要研究方向,在雷达、通信、声纳等众多领域有着极为广泛的应用前景。由于四阶累积量的盲高斯性以及阵列扩展等优良特性,近年来在阵列信号处理中得到了广泛的应用。本文围绕四阶累积量在阵列信号参数估计中的应用,主要研究了基于四阶累积量的波达方向估计,频率、二维到达角和极化联合估计以及近场源频率、二维到达角和距离联合估计三个问题。所做的工作和主要贡献有: 1.介绍了波达方向估计的MUSIC算法和ESPRIT算法,给出了高阶累积量的定义和性质,分析了四阶累积量和二阶统计量之间的关系,讨论了四阶累积量的阵列扩展特性,研究了基于四阶累积量的波达方向估计的MUSIC-like算法和virtual-ESPRIT算法,并以MUSIC-like算法为例通过仿真验证了四阶累积量的阵列扩展特性。 2.提出了一种基于四阶累积量的多个独立非高斯窄带信号频率、二维到达角和极化的联合估计改进算法。该算法仅要求阵列中有四个短偶极子阵元放置在固定的位置,阵列的其它阵元可具有任意未知的响应和几何结构。与已有的基于四阶累积量算法相比,可进一步降低对阵列要求,同时节约一定数量的硬件。计算机仿真结果证实了所提算法的有效性。 3.提出了一种基于四阶累积量的多个独立非高斯窄带近场源频率、二维到达角和距离的联合估计算法。该算法可以给出各个参数的闭式解,无需任何搜索,而且只需五个阵元按要求放置在固定的位置,对阵列的其它阵元并无要求,从而有利于灵活配置阵列。由于采用四阶累积量,所以该算法适用于任意高斯噪声环境。计算机仿真结果证实了所提算法的有效性。


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