基于L型阵DOA估计的研究
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的各种超 分辨算法 和成果 用 于 Ｉ型阵列 的 ［ｇ Ｘ Ａ估
１ Ｓｅ ｈｍ ｐｏ ｅａｒｙ ｉ ｋｔ ａ ｆｈ ａ ｔ ｃ ｔ ｒ ｗｈ
阵列 在 ｚ轴上 的投 影显 示 了该 阵列 在 一 ９。 Ｏ
上的天线阵孑径大小 ， Ｙ轴上的投影显示 了该阵 Ｌ 在 列在 ０— ０ 上 的天线阵孔 径大小 ． 于不 同 的 ０天 。 对 ，
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ６ １２ ．
Ｄｅ ． ０ ７ ｃ２０
文 章 编 号 ：０ １４ ７ （ ０ ７ ０—０ ４０ １０ —３ ３２ ０ ） ６０ ８ —４
基 于 Ｌ型 阵 ＤＯＡ 估计 的研 究
王 拮 贺艳 平 罗进 文。 ， ，
（． １兰州交通大学 电子与信息工程学院 ， 甘肃 兰州 ７０７ ；． ３００２西北民族 大学 汁算机科学 与信息工程学院 ， 廿肃 兰州 ７０７； ３００
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第 ６期
王 士 等 ： 士 基于 Ｌ型阵 Ｄ０ Ａ估计的研究
８ ５
Ｌｓ － ａ２ 萎０ ） ， ｃ －Ｉ ｏ ／
Ｌｏ 一 一）２ ｓ 号 ａ／ Ｉ（ ０ ｃ Ｉ ，
式 中 ： 阵列为 均 匀直 线 阵 时最 大 指 向对 应 的阵 Ｌ是
线阵列分辨率的方法是增加 阵列孑 径． Ｌ 由于均匀圆
阵要进行模 式变换 ， 相邻 阵元 在 圆周 空 问 的距 离要 小于 ０ ５ 提高 阵列 孑径 的办 法 是增 加 阵 元数． ． ， Ｌ 而
均匀线阵一般通过增加阵元数和采用非等距线阵［ １ ］
来 实现． 匀线 阵 的 阵 列孑 径 为 （ 一 １ （ 是 阵 均 Ｌ Ｍ ） Ｍ
３ 兰州交通大学 继续教 学院 ， ． 兰州 ７０ ７ ） ３０ ０
摘
要： 从阵列有 效孔径 的角度研究 了智能天线中的阵列结构 ， 分析 了均匀线性 阵列和均 匀 圆形 阵列的有效孔 径
在整个空间的阵列有效孔径 ， 用 Ｌ型阵列进行 ＥＤ 采 Ｘ Ａ估计 ， 通过理论 分析 与计算机仿 真试验 ， 明 Ｌ型 阵列的优 说
元个数， ｄ是阵元间距） 由于均匀线 阵是对垂直 于 ，
天线阵方 向而言 的 ， 以不应 该 只是 提高 上 述所 谓 所 的阵列孑径 ， Ｌ 而是应 该 提 高所 要 估 计来 波 空 间 各个 感 兴趣方 向对 应 的阵 列孑 径． 于均 匀线 阵 和均 匀 Ｌ 对 圆阵来讲 ， 是很难 实现 的． 这 本文采用 Ｉ型 阵列进行 Ｄ ＯＡ估计 ， 通过分 析和 仿 真发现 Ｉ型阵列有 比均匀 线 阵和均匀 圆阵更 好 的
良性 能． 关键 词 ： Ｌ型 阵列 ； ＯＡ 估 计 ； 匀线 阵 ； 匀 圆 阵 Ｄ 均 均
中 图分 类 号 ： Ｐ ９ ． Ｔ ３ １４
文献 标 识 码 ： Ａ
０ 引 言
在 智能 天 线 中天线 阵是用 来 进行 空 间采 样 的 ， 空 间采样 的好坏直 接 影 响 到后 端 的处理 ， 因此 用 于
线阵的有效孑 径 如式（） Ｌ １ 所示．
计 中， 计算也比均匀圆阵简单． 理论分析与计算机仿
收稿 日期 ： ０ ７０ —３ ２０ —３２
基金项 目； 教育部春辉计划科研项 目（０ ６ ） 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室开放项 目 ２５ ７ ； 作者简介： 占 （ ９ ６）女 ， 王占 ，１ ５ 一， 辽宁凤城人， 教授．
歹 有 效孑 径 ； Ｕ Ｌ ａ一 （ 一 声 ／ ． ７ ｃ ）２
Ｏ０口≤＜７口 ≤＜， ０（ ） ７ ｃ； ｃ ＋
（ｃ 口 ７一 ）≤ ＜ ７， ２ ｃ（ ｎ一 口 ）≤ ０＜ ２ ． ｎ
【
， ● ● ● ● ， ● ， （ ● ●● ●
Ｌｏ￣ ｏａ ｃ（ － ａ／ ａ ： 一）兀ａ ＜２ ） １ ｓ －－１ 。０ ￣ ）２ ≤ ＜兀 ａ（ ） ： ￣ ；（ ｃ（ ＋ ｓ－ 一 ， ≤ （ ，＋ ≤ （－ ）
图 １ 具 有 № 个 阵 元 的 阵 列 示 意 图 ａｒｙｅ ｍ ｎ ｒａ ｅ ｅｔ ｌ ｓ
阵列孑径特性 ， Ｌ 不但可 以提高感兴趣方 向所对应 的 阵列 孑径 ， Ｌ 而且 可 以提供 ３ １０ 范 围的 Ｄ Ａ估计． ８。 Ｏ 同时由 于 Ｉ型阵列仍然是线性结构， 可以将基于均匀线阵
真试验均说明 Ｉ型阵列的优 良陛能・ １ 阵 列 结构 与分 析
Ｄ Ａ估计的基本原理是利用信号源入射到各 Ｏ 阵元之间的相位差 ， 获得信源 的 Ｄ Ａ估计信息． Ｏ 本 文采用 的 Ｉ型阵列如图 １ 所示． ａ Ｍａ为奇数） Ｍ （ 各 向同性的阵元（ 实心） 均匀分布在 － Ｙ ｚ 面的折线上． — 空心阵元表示该阵列在 轴和 Ｙ轴的投影 ， ｚ轴 在
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第２ ６卷 第 ６ 期 ２０ 年 １ 月 ０７ ２
兰 州 交 通 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊｕｎ ｌ ｆ ａ ｚｏ ｉ ｔｎ ｉ ｒｉ Ｎａｕａ Ｓ ｉ ｃｓ ｏ ｒａ ｏ ｎ ｈ ｕＪ ｏｏ ｇＵｎｖ ｓｔ Ｌ ａ ｅ ｙ（ ｔｒｌ ｃ ｎ ｅ） ｅ
上 以问距 为ｄ 均匀 分布 ， Ｙ轴上 以 间距 为 ｄ 均匀 在 分布， 表示入射角．
空间采样的天线阵结构显得尤为重要． 多文献都 许 以均 匀 线 阵 和 均 匀 圆 阵 作 为 基 本 阵 列 结 构 进 行
Ｄ ＯＡ（ ｉ ｃｉｎＯｆ ｒ ａ）估计 ， Ｄｒ ｔ ｉ １ ｅ ｏ Ａｒ ｖ 所提 出的提 高 天
一
希望给较大的阵列有效孔径， 反之， 可相应 减小孔 径． 若是信号人射方向在全方位角平面等概分布， 则 一 一 ６。 Ｉ型阵列是最好的阵列形式． ０的 若信号主要
１ Ｓｅ ｈｍ ｐｏ ｅａｒｙ ｉ ｋｔ ａ ｆｈ ａ ｔ ｃ ｔ ｒ ｗｈ
阵列 在 ｚ轴上 的投 影显 示 了该 阵列 在 一 ９。 Ｏ
上的天线阵孑径大小 ， Ｙ轴上的投影显示 了该阵 Ｌ 在 列在 ０— ０ 上 的天线阵孔 径大小 ． 于不 同 的 ０天 。 对 ，
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ６ １２ ．
Ｄｅ ． ０ ７ ｃ２０
文 章 编 号 ：０ １４ ７ （ ０ ７ ０—０ ４０ １０ —３ ３２ ０ ） ６０ ８ —４
基 于 Ｌ型 阵 ＤＯＡ 估计 的研 究
王 拮 贺艳 平 罗进 文。 ， ，
（． １兰州交通大学 电子与信息工程学院 ， 甘肃 兰州 ７０７ ；． ３００２西北民族 大学 汁算机科学 与信息工程学院 ， 廿肃 兰州 ７０７； ３００
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王 士 等 ： 士 基于 Ｌ型阵 Ｄ０ Ａ估计的研究
８ ５
Ｌｓ － ａ２ 萎０ ） ， ｃ －Ｉ ｏ ／
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式 中 ： 阵列为 均 匀直 线 阵 时最 大 指 向对 应 的阵 Ｌ是
线阵列分辨率的方法是增加 阵列孑 径． Ｌ 由于均匀圆
阵要进行模 式变换 ， 相邻 阵元 在 圆周 空 问 的距 离要 小于 ０ ５ 提高 阵列 孑径 的办 法 是增 加 阵 元数． ． ， Ｌ 而
均匀线阵一般通过增加阵元数和采用非等距线阵［ １ ］
来 实现． 匀线 阵 的 阵 列孑 径 为 （ 一 １ （ 是 阵 均 Ｌ Ｍ ） Ｍ
３ 兰州交通大学 继续教 学院 ， ． 兰州 ７０ ７ ） ３０ ０
摘
要： 从阵列有 效孔径 的角度研究 了智能天线中的阵列结构 ， 分析 了均匀线性 阵列和均 匀 圆形 阵列的有效孔 径
在整个空间的阵列有效孔径 ， 用 Ｌ型阵列进行 ＥＤ 采 Ｘ Ａ估计 ， 通过理论 分析 与计算机仿 真试验 ， 明 Ｌ型 阵列的优 说
元个数， ｄ是阵元间距） 由于均匀线 阵是对垂直 于 ，
天线阵方 向而言 的 ， 以不应 该 只是 提高 上 述所 谓 所 的阵列孑径 ， Ｌ 而是应 该 提 高所 要 估 计来 波 空 间 各个 感 兴趣方 向对 应 的阵 列孑 径． 于均 匀线 阵 和均 匀 Ｌ 对 圆阵来讲 ， 是很难 实现 的． 这 本文采用 Ｉ型 阵列进行 Ｄ ＯＡ估计 ， 通过分 析和 仿 真发现 Ｉ型阵列有 比均匀 线 阵和均匀 圆阵更 好 的
良性 能． 关键 词 ： Ｌ型 阵列 ； ＯＡ 估 计 ； 匀线 阵 ； 匀 圆 阵 Ｄ 均 均
中 图分 类 号 ： Ｐ ９ ． Ｔ ３ １４
文献 标 识 码 ： Ａ
０ 引 言
在 智能 天 线 中天线 阵是用 来 进行 空 间采 样 的 ， 空 间采样 的好坏直 接 影 响 到后 端 的处理 ， 因此 用 于
线阵的有效孑 径 如式（） Ｌ １ 所示．
计 中， 计算也比均匀圆阵简单． 理论分析与计算机仿
收稿 日期 ： ０ ７０ —３ ２０ —３２
基金项 目； 教育部春辉计划科研项 目（０ ６ ） 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室开放项 目 ２５ ７ ； 作者简介： 占 （ ９ ６）女 ， 王占 ，１ ５ 一， 辽宁凤城人， 教授．
歹 有 效孑 径 ； Ｕ Ｌ ａ一 （ 一 声 ／ ． ７ ｃ ）２
Ｏ０口≤＜７口 ≤＜， ０（ ） ７ ｃ； ｃ ＋
（ｃ 口 ７一 ）≤ ＜ ７， ２ ｃ（ ｎ一 口 ）≤ ０＜ ２ ． ｎ
【
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图 １ 具 有 № 个 阵 元 的 阵 列 示 意 图 ａｒｙｅ ｍ ｎ ｒａ ｅ ｅｔ ｌ ｓ
阵列孑径特性 ， Ｌ 不但可 以提高感兴趣方 向所对应 的 阵列 孑径 ， Ｌ 而且 可 以提供 ３ １０ 范 围的 Ｄ Ａ估计． ８。 Ｏ 同时由 于 Ｉ型阵列仍然是线性结构， 可以将基于均匀线阵
真试验均说明 Ｉ型阵列的优 良陛能・ １ 阵 列 结构 与分 析
Ｄ Ａ估计的基本原理是利用信号源入射到各 Ｏ 阵元之间的相位差 ， 获得信源 的 Ｄ Ａ估计信息． Ｏ 本 文采用 的 Ｉ型阵列如图 １ 所示． ａ Ｍａ为奇数） Ｍ （ 各 向同性的阵元（ 实心） 均匀分布在 － Ｙ ｚ 面的折线上． — 空心阵元表示该阵列在 轴和 Ｙ轴的投影 ， ｚ轴 在
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第２ ６卷 第 ６ 期 ２０ 年 １ 月 ０７ ２
兰 州 交 通 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊｕｎ ｌ ｆ ａ ｚｏ ｉ ｔｎ ｉ ｒｉ Ｎａｕａ Ｓ ｉ ｃｓ ｏ ｒａ ｏ ｎ ｈ ｕＪ ｏｏ ｇＵｎｖ ｓｔ Ｌ ａ ｅ ｙ（ ｔｒｌ ｃ ｎ ｅ） ｅ
上 以问距 为ｄ 均匀 分布 ， Ｙ轴上 以 间距 为 ｄ 均匀 在 分布， 表示入射角．
空间采样的天线阵结构显得尤为重要． 多文献都 许 以均 匀 线 阵 和 均 匀 圆 阵 作 为 基 本 阵 列 结 构 进 行
Ｄ ＯＡ（ ｉ ｃｉｎＯｆ ｒ ａ）估计 ， Ｄｒ ｔ ｉ １ ｅ ｏ Ａｒ ｖ 所提 出的提 高 天
一
希望给较大的阵列有效孔径， 反之， 可相应 减小孔 径． 若是信号人射方向在全方位角平面等概分布， 则 一 一 ６。 Ｉ型阵列是最好的阵列形式． ０的 若信号主要