基于简单几何配置平面阵列的混合窄带信号二维波达方向估计

在军事和民用领域中迫切需要高精度、多目标、抗干扰和自适应的空间信号二维波达方向（即俯仰角和方位角）估计。本项目利用L型阵列和双平行均匀线阵等平面传感器阵列在几何配置和实现等方面的优势，重点开展多径传播存在情况下基于这些阵列的混合窄带信号（包括多个非相关和相干信号）二维波达方向估计的关键技术研究。以申请人已提出的基于一维均匀线阵的无需特征分解的个数检测法MENSE和波达方向估计法SUMWE以及基于L型平面阵列的二维达方向估计法CODE等成果为基础，研究计算复杂度低、估计精度高的混合窄带信号的非参数个数检测方法、二维波达方向估计方法以及二维波达方向自适应估计方法。通过对所提出算法的统计性能进行严密的理论分析，推导波达方向估计值的渐近均方误差表达式，进而定量地讨论L型阵列和双平行均匀线阵对波达方向性能的影响。本研究及其预期成果将会对雷达、声纳及移动通信中的目标定位和跟踪等技术的发展起到促进作用。

信号个数检测和二维波达方向估计是传感器阵列信号处理两个重要的研究内容，其中个数检测是波达方向估计的前提，其检测准确度严重影响波达方向估计的精度。在许多实际应用中存在多径传输效应，从而使得传感器阵列接收的信号往往是由非相关、部分相关和相干信号组成的混合信号。可是，现有的绝大多数个数和波达方向估计算法仅考虑单纯的非相干信号或者单纯的相干信号模型。所以，本项目针对非相干（包括非相关和部分相关）信号和相干信号的个数检测和波达方向估计问题展开研究，提出基于L型平面阵列的相干信号二维波达方向跟踪、基于双均匀线性阵列混合信号二维波达方向估计（OPADE）和混合信号个数检测（OPEMS）等方法。相关研究成果发表在IEEE Trans. Signal Processing（长文）、IEEE Trans. Aerospace and Electronic Systems（长文）、IEEE Trans. IEEE Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop (SAM)、IEEE Signal Processing Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications等上。