系统工程与电子技术 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (1): 49-55.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2023.01.07

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最优冗余线阵欠定信号双重构DOA估计方法

王庚1, 李浩1, 何翼2, 冯明月1, 陈昌孝1,*   

  1. 1. 空军预警学院, 湖北 武汉 430019
    2. 海军研究院, 北京 100161
  • 收稿日期:2021-03-26 出版日期:2023-01-01 发布日期:2023-01-03
  • 通讯作者: 陈昌孝
  • 作者简介:王庚(1991—), 男, 博士研究生, 主要研究方向为阵列信号处理、稀疏阵列设计
    李浩(1981—), 男, 讲师, 博士, 主要研究方向为无人机蜂群
    何翼(1989—), 男, 助理研究员, 博士, 主要研究方向为人工智能与军事应用
    冯明月(1988—), 男, 讲师, 博士, 主要研究方向为空间谱估计
    陈昌孝(1982—), 男, 讲师, 博士, 主要研究方向为多传感器融合
  • 基金资助:
    湖北省自然科学基金(2019CFB383);军内计划科研项目(KJ20191A050339);空军预警学院厚基工程资助课题

Underdetermined DOA estimation of optimal redundancy array via double reconstruction

Geng WANG1, Hao LI1, Yi HE2, Mingyue FENG1, Changxiao CHEN1,*   

  1. 1. Air Force Early Warning Academy, Wuhan 430019, China
    2. Naval Research Academy, Beijing 100161, China
  • Received:2021-03-26 Online:2023-01-01 Published:2023-01-03
  • Contact: Changxiao CHEN

摘要:

针对最小冗余线阵难以用于阵列设计的问题, 设计了一种性能相近的最优冗余线阵, 为实现相应阵列的欠定信号到达角(direction of arrival, DOA)估计, 又提出了一种基于两次重构的快速协方差向量稀疏表示方法。该方法利用凸优化中最优解条件, 实现了Toeplitz协方差矩阵的快速高精度重构, 进而基于构造的协方差向量稀疏表示模型, 实现了欠定信号DOA估计。仿真结果证明, 最优冗余线阵相较于其他稀疏线阵, 耦合影响更低, 测向精度更高, 所提算法较同类算法DOA估计精度更高。

关键词: 到达角估计, 最优冗余线阵, 稀疏重构

Abstract:

In order to solve the problem that the minimum redundancy array is hard to be applied in array design, a novel optimal redundancy array with similar performance is designed and fast covariance vector sparse reconstruction (FCVSR) based on double reconstruction is proposed to achieve underdetermined direction of arrival (DOA) estimation. Firstly, according to the optimal solution in convex optimization, fast Toeplitz covariance matrix reconstruction is achieved with high precision. Then, based on the proposed covariance vector sparse representation model, underdetermined DOA estimation is achieved. Simulation results show that the optimal redundancy array has lower mutual coupling effect and higher precision performance than the other sparse linear array, while the proposed algorithm has higher estimation accuracy than the existing methods.

Key words: direction of arrival (DOA) estimation, optimal redundancy array, sparse reconstruction

中图分类号: