子空间相交方位估计方法性能分析
目标方位估计是阵列信号处理的一个重要研究方向。采用大孔径阵列可以提高声纳性能，增加目标探测距离。但随着阵列尺寸的增大，必须考虑海洋中多途效应(或多号简正波)的影响。子空间相交目标方位估计方法能够有效地抑制多途效应对水下大孔径阵列估计源方位的影响，且与匹配场方法相比大大降低了计算量。
由于多途效应的影响，一般基于平面波模型的大孔径阵列目标方位估计方法的空间谱峰可能出现分裂或偏离，且方位角越接近端射方向，这种现象越显著。SI能够很好地抑制多途效应产生的谱分裂或偏移现象，但由于阵列响应矩阵(ARM)侧射方位附近不满秩，输出出现高台为检测盲区，稳定性较差。最小二乘子空间相交方法(LssI)和噪声加载子空间相交方法(WASI)改善了SI的稳定性，但前提都假设源个数已知，且计算量大。本文期望寻求一种算法简单的SI方法，并能放宽对源个数的依赖。
本文首先分析了子空间相交方法(SI)的性能和源个数估计对其影响。证明了算法自身对信源数目估计有一定的宽容性，源个数估计多时对输出幅值造成一定影响，但对DOA估计影响较小。其次针对SI的检测盲区和稳定性差，提出一种改进的子空间相交方法(MSI)，该方法把ARM的协方差矩阵特征分解，选择相应的特征向量构成满秩的新阵列响应矩阵(NARM)，能有效去除了侧射方位附近的高台。MSI克服了噪声加载带来的信噪比损失，且只增加一次特征分解运算，算法简单计算量小。最后通过数值仿真实验初步验证了理论分析的结果，特别是存在弱信源时，MSI具有更稳定的方位估计性能和更高的信噪比增益。
子空间相交方位估计;目标方位估计;多途效应;阵列信号处理;大孔径阵列
中国海洋大学
硕士
声学
宋志杰
2008
中文
TB56
51
2008-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）