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高斯色噪声下基于2q阶嵌套MIMO阵列的DOA估计算法*

2021-07-15李兆展林艳红胡国平

传感器与微系统 2021年7期

吴 琼, 李兆展, 林艳红, 胡国平, 周 豪

(1.中国人民解放军93861部队,陕西 三原 713800;2.空军工程大学 防空反导学院, 陕西 西安 710051)

0 引 言

波达方向(direction of arrival, DOA)估计在雷达、声纳以及通信等领域有着广泛的应用,学者们相继提出了多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法和基于旋转不变技术估计信号参数(estimating signal parameters via rotational invariance techniques,ESPRIT)算法等经典的DOA估计算法。为便于研究,经典的DOA估计算法常假设接收的噪声是高斯白噪声[1,2],但这在现实的电磁环境中难以满足,实际接收的噪声可能是高斯色噪声,此时经典DOA估计算法的性能将下降甚至失效[3]。针对这一问题,先后提出了空间差分算法、预白化算法、高阶累积量算法等。其中,文献[4,5]针对相干和独立信源在高斯色噪声下的DOA估计问题,利用噪声协方差矩阵满足Toeplitz矩阵结构的特点,通过空间差分算法消除色噪声的影响。然而,空间差分算法只适用于相干和独立信源共存的条件下,当仅存在独立信源时,算法将失效。文献[6]基于仅含色噪声的采样数据对阵列接收信号进行预白化,使色噪声变为白噪声,以便后续的DOA估计。但在实际测向时,仅含色噪声的数据难以取得,因此该算法的实用性不够强。高斯噪声的四阶以上累积量为零,利用这一特性可有效消除高斯色噪声的影响。文献[7]提出一种基于四阶累积量的Toeplitz矩阵重构算法,在高斯色噪声和弱信噪比条件下仍然具有较高的估计精度。文献[8]利用多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)雷达的旋转不变性构造四阶累积量矩阵来消除高斯色噪声,并利用PM算法估计DOA。……

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