王娜, 赵宣植, 刘增力, 张静静

(昆明理工大学 信息工程与自动化学院, 云南 昆明 650504)

波达方向(direction of arrival, DOA)估计是阵列信号处理领域的一个研究热点，利用天线阵列进行DOA估计在雷达、声呐、军事侦察等领域引起了广泛关注[1-2]。经典的DOA估计方法，如多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法[3]，旋转不变子空间 (estimation of signal parameters via rotational invariance techniques,ESPRIT)算法[4]等都针对均匀线阵(uniform linear array,ULA)所提出，为避免角度模糊，阵元间距要求小于等于载波半波长。远场环境下，阵列天线的DOA估计分辨率一般正比于其有效孔径，对于固定数目的阵元，增大阵元间距可以获得更高的测向精度和分辨率[5]。天线阵列实际工作时，阵元间的相互电磁作用会引起互耦以致模型失配，影响DOA估计精度[6]。稀疏阵采用不等间隔方式配置阵元，并使阵元间距大于载波半波长，相比传统ULA，稀疏阵能够有效扩展阵列孔径、降低阵列互耦。典型的稀疏阵包括最小冗余阵(minimum redundancy arrays,MRAs)[7]、最小空洞阵(minimum hole arrays,MHAs)[8]、嵌套阵(nested arrays,NAs)[9]等。互质阵(coprime arrays,CAs)[10]是近年来提出的一种稀疏阵，互质阵由2个阵元间距大于半波长的ULA子阵在同一阵列线上叠加组成，互质阵配置规则简明，性能良好因而受到众多研究者的重视[11-12]。

在互质阵阵列结构相关研究中，文献[11]扩展其中一个子阵的阵元数从而获得更大的虚拟阵元连续值，文献[12]将互质结构推广至压缩(compressed)和分置(displaced)2种方式，进一步提高了阵列的自由度。在这类结构改进中，两子阵均被要求处于同一条阵列线并且对子阵相互位置也有明确规定，因此都属于整体阵列结构。然而整体互质阵列中较短的阵元间距依然较多，因此互耦性能仍然不够理想，且对于车辆、舰船、飞机等空间狭小同时相互位置不确定的移动平台，以及如山地、水底等地形限制较大的区域，更适于采用机动灵活的分布式阵列[13]。……