一種基于稀疏表示的DOA估計新方法

張天恒，季華益，曾德國

（中國航天科工集團8511研究所，江蘇南京210007）

0 引言

對輻射源進行精確的測向定位是現代戰爭中的重要作戰環節之一，因此，波達方向（DOA）估計理論和算法的研究具有極大的軍事應用價值［1］。實際的測向裝備面臨的是一個很寬的頻段，同時空間中本身包含著諸如線性調頻、擴頻等寬帶信號，如何對這些信號的DOA進行高精度的估計是一個巨大的挑戰。目前經典的DOA估計方法是基于陣列的空間譜估計法。以MUSIC為代表的信號子空間算法使測向定位技術突破了分辨率的限制，但該算法有計算量大、在低信噪比條件下性能不佳等缺點，且該算法不能直接對相干信號進行處理，而利用空間平滑的方法解相干則會損失一定的陣列孔徑［2］。

與經典的譜估計法相比，基于稀疏表示的DOA估計法具有很高的估計精度，無需任何預處理，并可直接應用于相干信號，因而得到了國內外學者的廣泛關注。Malioutov等［3］提出了利用頻率和角度構建聯合字典的方法。但該方法隨著頻段的展寬，字典的長度隨之增加。這一方面增加了計算量和存儲量；另一方面，在寬頻段范圍內很難保證字典內沒有相同的元素，當存在相近的元素時，字典的相干性不能滿足，稀疏分解的精度急劇下降。

針對以上問題，本文引入空間頻率的概念，提出了一種基于空間頻率的DOA估計方法。該方法的字典在整個帶寬內恒定不變。利用陣列接收信號的頻域數據建立稀疏模型，可以同時對帶寬范圍內的多個窄帶和寬帶信號進行高精度DOA估計。……