《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于空域分割的DS-MUSIC算法
來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用2011年第5期
張 珂, 張劍云
電子工程學(xué)院 305教研室, 安徽 合肥230037
摘要： 為解決MUSIC算法在DOA估計(jì)時(shí)空域搜索計(jì)算量大的問(wèn)題，根據(jù)FFT輸出序列點(diǎn)數(shù)有限的特點(diǎn)，分析了空間FFT測(cè)量值與實(shí)際值的關(guān)系；建立了空域分割的概念以及與測(cè)量值對(duì)應(yīng)的模糊范圍的概念；給出了可快速計(jì)算模糊范圍的相鄰值平均法；最終提出了基于空域分割的DS-MUSIC算法。該算法采用SSS-FFT算法進(jìn)行空域分割并確定來(lái)波入射角的模糊范圍，再使用MUSIC算法在限定的空域范圍內(nèi)搜索。該算法與經(jīng)典MUSIC算法相比，有效減小了計(jì)算量，提高了抗噪聲性能。理論分析與仿真實(shí)驗(yàn)證明了該算法的有效性。
中圖分類號(hào)： TN95；TN98
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
文章編號(hào)： 0258-7998(2011)05-0114-04
DS-MUSIC algorithm based on division of space
Zhang Ke, Zhang Jianyun
Lab 305 Electronic Engineering Institute, Hefei 230037, China
Abstract： In order to reduce the computational complexity of MUSIC algorithm in space searching, on the basis of the fact that the FFT’s output sequence is finite, the relationship between spatial FFT’s calculated value and the real value is analyzed, the concept of division of space and the concept of fuzzy boundary corresponding to calculated value are established，the method of averaging consecutive numbers is proposed for calculating the fuzzy boundary, the DS-MUSIC algorithm based on division of space is ultimately proposed. It adopts the SSS-FFT algorithm to achieve division of space and calculates the DOA’s fuzzy boundary, then it searches in the limitative space with MUSIC algorithm. Compared with the classic the MUSIC, it can reduce the computational complexity effectively and improve antinoise performance. The theoretical analysis and simulation results demonstrate that the algorithm is effective.
Key words : division of space; spatial FFT; fuzzy boundary; DOA estimation; array signal processing


   
 論研究和仿真實(shí)驗(yàn)均表明，在陣元數(shù)一定的情況下，該算法可得到比空間FFT算法更高的分辨率以及比MUSIC算法更快的速度。在信源數(shù)已知時(shí)，其估計(jì)性能要優(yōu)于經(jīng)典MUSIC算法。

2 空域分割理論
2.1 空間FFT測(cè)量值與實(shí)際值的關(guān)系
    從式(5)與式(6)可得：空間FFT的結(jié)果只能顯示L

 






    同等條件下,圖5給出了兩種算法在SNR&isin;[-10 dB,20 dB]時(shí)DOA成功概率的比較。如圖5所示,當(dāng)SNR&ge;-10 dB時(shí),兩種算法的成功概率幾乎相當(dāng)；當(dāng)SNR<-10 dB時(shí)，DS-MUSIC的估計(jì)性能要優(yōu)于經(jīng)典MUSIC，這是因?yàn)榍罢呤褂肧SS-FFT算法進(jìn)行空域分割，該算法的抗噪聲性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于參考文獻(xiàn)[4]使用的單次快拍FFT[7]，為后續(xù)MUSIC的空域搜索限定了一個(gè)較為準(zhǔn)確的模糊范圍SCH,使得其余范圍可能出現(xiàn)的偽峰不會(huì)影響算法性能。因此DS-MUSIC算法的性能要優(yōu)于參考文獻(xiàn)[4]提出的多波束-MUSIC算法，在處理信源數(shù)已知的DOA估計(jì)時(shí)要優(yōu)于經(jīng)典MUSIC算法。

    理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)表明，相對(duì)于經(jīng)典MUSIC，在同樣精度的情況下，該算法由于縮小了譜峰搜索范圍而降低了運(yùn)算量；同時(shí)由于采用SSS-FFT算法為后續(xù)MUSIC的空域搜索限定了一個(gè)較為準(zhǔn)確的模糊范圍而提高了抗噪聲性能。此方法可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲得良好的DOA估計(jì)值，從而為工程應(yīng)用提供了一種性能良好的快速DOA估計(jì)算法。
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