文献标识码: A
文章编号: 0258-7998(2013)05-0107-04
波达方向估计广泛应用于雷达、声纳、移动通信等多个领域。目前波达方向估计技术已应用到卫星和飞机上。由于卫星和飞机体积的限制,一般卫星和飞机基站上阵元之间的距离都比较小,而对于阵元间距比较小的阵列,阵元之间的互耦效应不容忽视,互耦问题是一个重要的研究方向[1]。解决互耦问题的方法一般是先测量互耦系数,再通过测量值对波达方向估计算法进行修正[2]。但是测量的精度往往不能满足实际工程应用的需要,当用带误差的测量值对互耦效应进行补偿时,会使波达方向估计算法的性能更加恶化。本文利用带状循环矩阵的特性对均匀圆阵的互耦误差矩阵建立数学模型,再用MUSIC算法和迭代法对互耦误差矩阵和波达方向进行同时估计,不需要任何辅助阵元,实现比较简单,为波达方向估计算法的实际工程应用提供有益参考。
没有互耦误差的情况下,MUSIC算法能够很好地估计出信源的波达方向,但是当存在互耦误差时,MUSIC算法的估计性能急剧下降,严重影响了波达方向的估计性能。
实验2:自校正算法对互耦误差的校正
实验结果如图4和表1所示。图4为本文算法对互耦校正后的空间谱估计图,表1为互耦误差真实值与估计值的对照表。
与图3相比,图4的空间谱谱峰很明显,因此本文的自校正算法能够很好地估计信源的波达方向角。表1验证了本文算法能够很好地估计出阵元之间的互耦误差值,并且互耦误差的真实值与估计值之间的误差在0.01的范围内。
本文针对均匀圆阵的特殊结构,先对阵列结构进行了详细的分析,建立了基于均匀圆阵的导向矢量矩阵,利用带状循环矩阵的特性对互耦误差矩阵建立了数学模型,并结合子空间原理和MUSIC算法,提出了一种基于均匀圆阵的互耦误差自校正及DOA估计算法,该方法对互耦矩阵和DOA同时进行估计,很好地解决了均匀圆阵的互耦问题。仿真结果证明了本文提出算法的有效性。本文提出的算法对于解决波达方向估计的实际工程应用具有重要意义。
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