。基于最大特征值算法的非圆相干信源DOA估计#丁兆明，刁鸣**510（哈尔滨工程大学信息与通信工程学院）摘要：针对非圆相干信号的解相干问题，给出了一种新的最大特征值算法。利用信号源的非圆特性，虚拟地扩展了阵元个数，使阵列信息增至扩展前的两倍，对信号源数目的估计突破了M-1(M为阵元数)的限制；依据相干信号对应大特征值的特征矢量可由导向矢量线性表征的原理，给出了一种改进的最大特征值算法解相干，避免了空间平滑思想的多维谱峰搜索及最大似然算法运算量过大的问题；仿真表明，该方法对非圆相干信号的DOA估计具有优良的有效性和鲁棒性。关键词：最大特征值；DOA；非圆特性；相干源中图分类号：TN91115EstimatingDirection-of-ArrivalofNon-circularCoherentSignalsBasedonMaximumEigenvalueAlgorithmDINGZhaoming1,DIAOMing2(1.HarbinEngineeringUniversity,InformationandCommunicationCollege;20253035402.HarbinEngineeringUniversity,InformationandcommunicationengineeringCollege)Abstract:AnewMaximumEigenvaluede-correlationalgorithmispresentedtoestimatethedirectionofarrivalofnon-circularcoherentsignals.Ittakesadvantageofnon-circularcharacteristicofthesignal,extendsthenumberofthereceivedarrayelementsanddoublesthearrayinformation,whichmakestheestimationofsignalsourcenumberbreakthroughthemaximumM-1(withMrepresentingthenumberofsensorelements).Accordingtotheprincipleofthelargeeigenvaluesofcoherentsignalscouldbelinearrepresentedbysteeringvector,useanimprovedmaximumeigenvaluealgorithmtosolutecoherentsignals,whichavoidstheproblemofmultidimensionalspectrumpeaksearchwhichmadebysmoothingalgorithmandthelargecalculatedamountmadebymaximumlikelihoodalgorithm.ThecomputersimulationindicatesthatthemethodiseffectiveandrobustfortheDOAestimationofnon-circularcoherentsignals.Keywords:MaximumEigenvalue;DOA;Non-circularCharacteristic;Coherentsignal0引言近年来，BPSK、MASK、ASK、PAM等非圆信号被越来越广泛地应用于通信系统中，信号源为非圆信号的DOA（directionofarrival）估计技术也自然成为测向领域的研究热点。目前，引入非圆信号自身特性的DOA估计主要基于信号源为独立信号的前提，严重限制了其工程实践意义。现有的相对成熟的解相干技术为属降维类算法的空间平滑思想[1]，该算法须将接收阵列划分成数个子阵列，导致了阵列孔径的损失，检测相干源数目与子阵孔径大小成反比，对相干源数的估计极限仅为2M/3个[2-3]。此外，最大似然方法[4]和矢量奇异值法[5]也是常用的解相干方法，其中最大似然算法无须对阵列进行特殊处理，通过概率密度模型即可实现信号的解相干，但由于运算量太大，导致其不具备DOA估计的实时性基金项目：国家自然科学基金资助项目(61102106,61102105)作者简介：丁兆明（1986-），男，学生，宽带信号检测、处理与识别通信联系人：刁鸣(1960-)，男，教授，宽带信号检测、处理与识别，通信信号处理.diaoming@hrbeu.edu.cn-1-[6]xi(t)sKKt]ni(t)其中S(t)[s1(t),s2(t),...,sM(t)]，文献[7]研究了一种新的最大特征值法，其性能明显优于经典的各类解相干算法。本文将最大特征值法的解相干优势与非圆信号的非圆特性相结合，提出了一种新的相干信号测向方法，利用阵列的最大特征值构造协方差矩阵的替代矩阵，避免了子阵划分过程，大幅降低45了运算量，并提升了信源数的估计能力。仿真表明，该算法在低信噪比及小快拍数等恶劣估计环境下仍具有较好的稳健性。1非圆相干信号的数学模型1.1非圆信号数学模型如图1所示，设一均匀线阵的阵元个数M，阵元间距d=/2(为波长)，N个窄带50远场信号入射到该阵列上，波达角度分别为1，2，„，N，入射信号均为相干信号。θi入射信号„„d123M接收阵元图1均匀线阵示意图Fig.1Equalityline-antennaarray阵列输出信号可用矢量形式表示成X(t)[x1(t),x2(t),...,xM(t)]，其中第i个阵元输出55的信号为：Nk1(t)exp[j(i1)(1...