阵元失效下基于 Khatri-Rao 积的高分辨测向方法.pdf

第 15 卷 第 1 期 太赫兹科学与电子信息学报 Vo1．15，No．1 2017 年 2 月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Feb．，2017 文章编号：2095-4980(2017)01-0047-07 阵元失效下基于 Khatri-Rao 积的高分辨测向方法 谭伟杰，冯西安，张杨梅 (西北工业大学 航海学院，陕西 西安 710072) 摘 要 ：在雷达、声呐、深空通信等实际应用中，阵元的失效会造成检测性能下降，虚警率 增加；在目标方位估计中，阵元失效会造成采样协方差矩阵的秩亏问题，使得基于子空间类的传 统目标方位估计方法失效。针对存在阵元失效的均匀线列阵的目标方位估计问题，提出了一种基 于 Khatri-Rao(KR) 积处理的阵列自由度恢复方法以及 Toeplitz 矩阵数据重构的高分辨 DOA 估计方 法。首先对有损伤的阵列采样协方差矩阵进行 KR 积处理，将产生的冗余项进行平均处理, 处理后 的阵列模型将重构阵列自由度，并将阵列孔径扩展为之前的 2 倍。该阵列模型等效为一确定噪声 下的单快拍的相干源估计, 采用基于 Toeplitz 矩阵数据重构的方法来去相干，重构协方差，最后采 用 MUSIC 方法进行方位估计。数值仿真表明该方法能有效解决均匀线列阵阵元失效下的自由度损 失问题，提高阵列的目标方位估计性能，而且具有计算量小的优点。 关键词： 阵元失效；自由度恢复；Toeplitz 矩阵数据重构；高分辨 DOA 估计 中图分类号 ：TN911.7 文献标志码 ：A doi ：10.11805/TKYDA201701.0047 High-resolution DOA estimation method based on Khatri-Rao product in presence of element failure TAN Weijie，FENG Xi ’an，ZHANG Yangmei (School of Marine Science and Technology，Northwestern Polytechnical University，Xi ’an Shaanxi 710072, China) Abstract： An array freedom recovery method based on Khatri-Rao(KR) product and a high resolution estimation method based on Toeplitz matrix data reconstruction is proposed in order to resolve the array element failure of uniform linear array in DOA estimation. Firstly, the damaged sample covariance matrix is processed by KR product. The difference co-array conception is used to recover the degrees of freedom of array failure and double the array aperture. The processed model is equivalen