王 凌, 潘 华, 赵 维

(海军研究院, 上海 200235)

0 引 言

空间谱估计技术区别于传统的测向技术,具有超分辨率测向能力,经过近几十年的的长足发展,在各领域取得了丰硕成果[1-6]。空间目标的二维波达方向(two-dimension direction of arrival, 2D -DOA)因能更精细地划分空间信道,具有更精确的定位目标,成为空间谱估计技术中的一个重要分支。目前已经形成以二维多重信号分类(two-dimension multiple signal classification algorithm, 2D-MUSIC)算法和二维基于旋转不变技术的信号参数估计(two-dimension estimating signal parameter via rotational invariance techniques, 2D -ESPRIT)算法为代表的二维子空间类算法理论体系[7-13]。但此类算法在阵列误差存在时估计性能明显下降,甚至失效。2D -MUSIC算法利用关系式a(α,β)UN来构造针状的二维谱峰,但当考虑互耦时,实际的方向向量已经变成Ca(α,β),此时仍然使用a(α,β)UN来进行谱峰搜索就会出现较大误差。在实际工程中,可以通过实测或预估得到互耦系数矩阵C,文献[14]证明此时用修正后的方向向量Ca(α,β)来进行二维谱峰搜索，同样也能得到正确的2D -DOA,但此时需要预先估计互耦系数,无法满足实时性要求。2D -ESPRIT算法则利用子阵列信号中子空间之间的旋转不变关系来求得2D -DOA,当互耦存在时,这种旋转不变性将被严重破坏,导致基于旋转不变技术的信号参数估计(estimating signal parameter via rotational invariance techniques, ESPRIT)算法失效。2D -ESPRIT算法无需二维谱峰搜索,计算量相较于2D -MUSIC算法大幅降低,但对于2D -ESPRIT算法来说,即使已知互耦信息,也无法构造出具有旋转不变关系的信号子空间,因此在互耦应用背景下，如何构造旋转不变性成为值得研究的课题。

另外,国内外学者针对2D -DOA估计和互耦校正作了大量的研究[15-21]。……