适用于非均匀噪声的宽带欠定阵列信号处理

宽带阵列信号处理在无线通信，智能会议，现代雷达和声纳系统均有着广泛的应用背景。工作在欠定（即天线个数小于信源个数）条件下的宽带阵列信号处理技术可以大幅度提升系统的生存能力和工作性能。针对现有欠定阵列信号处理算法所存在的缺点，即只能利用天线的空间结构或信号的时域特性进行欠定DOA估计，本项目利用宽带信号的频率分集研究在非均匀噪声情况下宽带欠定阵列信号处理算法，包括宽带欠定DOA估计和宽带欠定信源数检测，放宽了算法对天线空间结构或信号时域特性的约束，从而拓宽了算法在无线宽带系统中的应用。此外，本项目通过研究有效的噪声抑制技术，使得非均匀噪声得到有效抑制的同时信号信息得到完整的保留，最终显著提高算法在低信噪比情况下的估计精度和鲁棒性。本项目研究的算法可以解决在非均匀噪声情况下宽带欠定信源数检测和宽带欠定DOA估计问题，因此具有重要的理论研究意义和很高的工程应用价值。

宽带阵列信号处理已经广泛应用于现代雷达，无线通信，智能会议等领域。传统意义上的无线系统通常只考虑了窄带阵列信号处理。然而，随着探测技术的快速发展，探测性能的不断提高，现代信号接收机系统的频段变得越来越宽。丰富的频率成分带来了频率分集的可能，但是也带来了宽带波达方向 (DOA)估计的困难。所以，研究如何利用宽带信号丰富的频率成分提高目标的定位性能具有重要的研究意义和很高的应用价值。..本项目系统深入地研究了宽带阵列信号处理，包括宽带DOA估计、波束形成和信号检测。具体来讲，已经完成的任务有：.（1）利用宽带信号丰富的频率成分，我们提出了基于协方差稀疏结构的适用于非均匀噪声的DOA估计技术。同时，提出了解决宽带欠定DOA估计的稳健超分辨估计算法。此外，针对双基地MIMO雷达和目标回波特性，我们提出了联合DOA和DOA欠定估计算法。这些成果已经发表在IEEE Trans. Aerospace and Electronic Systems和IEEE Signal Processing等期刊上。.（2）采用联合对角化策略，交替优化思想和结构最小二乘技术，提出了快速DOA估计算法，没有信源数情况下的DOA估计算法和改善的PUMA算法。成果已经发表在IEEE Trans. Signal Processing和IEEE Signal Processing Letters等期刊上。.（3）为了利用信号的非圆特性提高DOA估计，信号检测和波束形成的性能，我们提出了基于收缩技术的广义线性最小均方的波束形成算法，基于非圆信号及三轴交叉阵列的SLS-ESPRIT算法，明显改善了DOA估计，空间滤波和信号检测的性能。成果已经发表在IEEE Trans. Signal Processing和IEEE Trans. Aerospace and Electronic Systems等国际期刊上。..在该项目开展的过程中，我们发表了SCI期刊论文17篇，EI会议论文5篇，申请发明专利8项目（其中2项获得了授权）。