近年来,利用稀疏阵列估计信源的波达方向(Direction of Arrival,DOA)已成为阵列信号处理领域的研究热点问题之一。相较于传统的均匀线阵,稀疏阵列凭借其大孔径、高自由度、低互耦率、低冗余度、低开销和布阵灵活等优良特性,吸引了学术...近年来,利用稀疏阵列估计信源的波达方向(Direction of Arrival,DOA)已成为阵列信号处理领域的研究热点问题之一。相较于传统的均匀线阵,稀疏阵列凭借其大孔径、高自由度、低互耦率、低冗余度、低开销和布阵灵活等优良特性,吸引了学术界广泛关注和系统性研究。同时,为充分发挥稀疏阵列的巨大优势,学者们已经从不同角度开发了一系列与之相适应的DOA估计算法,以进一步提高可分辨信源的数量和角度估计精度。本文在构建稀疏阵列信号模型和整理稀疏阵列相关术语的基础上,详细介绍了稀疏阵列结构设计及DOA估计算法的发展历程和代表性研究成果。在稀疏阵列结构设计方面,围绕自由度、互耦率和冗余度等核心指标,深入剖析了各类稀疏阵列结构的设计思想,并着重描述了嵌套和互质两类结构性稀疏阵列的连续自由度和自由度特征;在稀疏阵列DOA估计方面,根据信号参量构造原理的不同,阐述了基于物理阵列处理和虚拟阵列处理的两种测向理论,并分析了各自方法的适用条件和性能优势。此外,本文还回顾了稀疏阵列DOA估计的克拉美罗界(Cramér-Rao bound,CRB),为评估不同阵列和算法的优劣提供了重要依据。最后,通过梳理现有研究成果中存在的不足,对未来研究方向进行了展望,力图为稀疏阵列DOA估计的工程应用提供理论依据和技术支撑。展开更多
互质阵列因具有较低的互耦效应而备受关注,但交替部署的子阵却在一定程度上限制了连续自由度的提升。针对上述问题,该文在分析子阵互差集中冗余虚拟阵元产生条件的基础上,提出了两种子阵移位互质阵列(Coprime Array with Translated Sub...互质阵列因具有较低的互耦效应而备受关注,但交替部署的子阵却在一定程度上限制了连续自由度的提升。针对上述问题,该文在分析子阵互差集中冗余虚拟阵元产生条件的基础上,提出了两种子阵移位互质阵列(Coprime Array with Translated Subarray,CATrS),以改善自由度性能。首先,将子阵平移至适当位置以优化布阵结构,并分析了子阵的平移距离。随后,推导了CATrS结构的自由度、连续自由度、孔洞位置和虚拟阵元权重的闭合表达式。理论分析表明,CATrS结构能够在保持物理阵元数量不变的条件下,有效增加自由度和连续自由度,并抑制阵元互耦。最后,利用仿真实验验证了CATrS结构在波达方向估计中的优越性。展开更多
文摘近年来,利用稀疏阵列估计信源的波达方向(Direction of Arrival,DOA)已成为阵列信号处理领域的研究热点问题之一。相较于传统的均匀线阵,稀疏阵列凭借其大孔径、高自由度、低互耦率、低冗余度、低开销和布阵灵活等优良特性,吸引了学术界广泛关注和系统性研究。同时,为充分发挥稀疏阵列的巨大优势,学者们已经从不同角度开发了一系列与之相适应的DOA估计算法,以进一步提高可分辨信源的数量和角度估计精度。本文在构建稀疏阵列信号模型和整理稀疏阵列相关术语的基础上,详细介绍了稀疏阵列结构设计及DOA估计算法的发展历程和代表性研究成果。在稀疏阵列结构设计方面,围绕自由度、互耦率和冗余度等核心指标,深入剖析了各类稀疏阵列结构的设计思想,并着重描述了嵌套和互质两类结构性稀疏阵列的连续自由度和自由度特征;在稀疏阵列DOA估计方面,根据信号参量构造原理的不同,阐述了基于物理阵列处理和虚拟阵列处理的两种测向理论,并分析了各自方法的适用条件和性能优势。此外,本文还回顾了稀疏阵列DOA估计的克拉美罗界(Cramér-Rao bound,CRB),为评估不同阵列和算法的优劣提供了重要依据。最后,通过梳理现有研究成果中存在的不足,对未来研究方向进行了展望,力图为稀疏阵列DOA估计的工程应用提供理论依据和技术支撑。
文摘互质阵列因具有较低的互耦效应而备受关注,但交替部署的子阵却在一定程度上限制了连续自由度的提升。针对上述问题,该文在分析子阵互差集中冗余虚拟阵元产生条件的基础上,提出了两种子阵移位互质阵列(Coprime Array with Translated Subarray,CATrS),以改善自由度性能。首先,将子阵平移至适当位置以优化布阵结构,并分析了子阵的平移距离。随后,推导了CATrS结构的自由度、连续自由度、孔洞位置和虚拟阵元权重的闭合表达式。理论分析表明,CATrS结构能够在保持物理阵元数量不变的条件下,有效增加自由度和连续自由度,并抑制阵元互耦。最后,利用仿真实验验证了CATrS结构在波达方向估计中的优越性。
