【摘 要】
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阵列孔径与自由度是影响天线阵列信号处理精度的重要因素,增大阵列有效孔径,提高阵列自由度能是够改进空域信号处理精度的重要方法。一些经典的波达方向（Direction-of-Arrival,简称DOA）估计算法通常采用均匀线阵（Uniform linear array,简称ULA）、均匀圆阵（Uniform circular array,简称UCA）等常规的阵列结构,但这些结构最大的缺陷在于阵列孔径。
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阵列孔径与自由度是影响天线阵列信号处理精度的重要因素,增大阵列有效孔径,提高阵列自由度能是够改进空域信号处理精度的重要方法。一些经典的波达方向（Direction-of-Arrival,简称DOA）估计算法通常采用均匀线阵（Uniform linear array,简称ULA）、均匀圆阵（Uniform circular array,简称UCA）等常规的阵列结构,但这些结构最大的缺陷在于阵列孔径。因此,如何通过设计新型阵列结构来扩展阵列孔径,提高自由度,引起了广泛的关注。本文研究了一种新型阵列结构,并利用该结构所产生的虚拟阵列研究了基于Khatri-Rao（KR）子空间的DOA估计方法。本文提出了一种新型嵌套阵列结构,该结构可以有效扩展阵列孔径,提高自由度,从而提高参数估计的精度以及可探测的最大信号源数目。具体而言,该结构由均匀线阵和非均匀线性阵列组成,并且所有的传感器处于同一直线上。整个阵列是由L（L=M+N）个传感器构成,其中M个传感器构成均匀线阵,阵元间距为d,其余N个传感器构成非均匀线阵,阵元间距为{2M,2M+1,,2M+N-2}d,均匀线阵与非均匀线阵之间的间距为Md。本文研究表明,该阵列结构具有长度为8M-1的连续虚拟阵元,范围是[-（4M-1）,4M-1]。通过多组准平稳信号下的仿真实验,充分验证了本文所提出的阵列结构在阵列孔径扩展方面的有效性。此外,为了降低算法的计算复杂度,本文利用所提出的阵列结构实现准平稳信号条件下低复杂度的DOA估计。该方法基于ESPRIT方法原理,利用Khatri-Rao积的性质,得到KR子空间。在划分子阵时,由于所提出的新型嵌套阵列的虚拟阵列并不是完全连续的,因此本文提供了两种划分子阵的方式,通过求解两个子阵之间的相位差,得到估计角度,实现准平稳信号下欠定的DOA估计。因为避免了谱搜索的方式进行估计角度,因此大大地降低了估计过程的计算复杂度。
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