空间重采样的宽带多重信号分类算法高分辨方位估计
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ＹＡＮＧ Ｊ ｕ ｎ， Ｓ ＨＩ Ｃ ａ ｉ － ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｇ ＡＩ Ｎｉ ｎ ｇ
（ Ｕ ｎ ｉ ｔ ９ ２ ７ ６ ３ 咒Ａ ， Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ １ １ ６ ０ ４ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
何结构 、 阵元数 目、 加权系数确定后 ， 随着信号频率 的升高， 波束会逐渐变窄 。因此 ， 当宽带信号通过基 阵线性系统时 ， 除了波束方向对准 目标外 ， 一般都会 出现 宽带信Байду номын сангаас号 高频 能量损 失 和线性 失 真问题 。特 别
是对于信号的高频部分 ，目 标偏离波束束控方向越 大， 能量损失及波形失真也越严重 ， 并造成信号波形
引 言
在水下信号处理 中，由于水声信道和 目标信号
成 的一种重 要方 法 。本文 利用 空 间重采 样法对 宽 带
信号做了预处理，进而研究了基于声矢量阵的宽带
ＭＵ Ｓ Ｉ Ｃ（ ＭＵ Ｓ Ｉ Ｃ【 ］ ： Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ Ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ Ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 算
的复杂性 ， 阵列接收的回波信号往往都是宽带信号。 当宽带信号通过基阵形成波束时 ，不同的频率成分
产生 的主瓣 宽度 是不一 样 的 。 一 般来 说 ， 当阵列 的几
法， 并 和相干子空 间 Ｆ Ｆ Ｔ插值法 做了 比较分析 。 结果表明利用恒定束宽波束输出的宽带波束域高分 辨方位估计可 以获得 比更低的分辨信噪比门限和估 计均方误差上 ，同时能够得到优于相关信号子空间 的方位估 计性 能 。
的畸变 ， 这给后继处理 ， 比如参数估计 、 波形分析 、 目
标分 类与识 别 带来 困难 。所 以有 必要设 计 恒定束 宽
１ 基 于 空 间重采 样 的宽 带 Ｍ Ｕ Ｓ Ｉ Ｃ算 法模 型 ｆ ］
阵元域信号到波束域信号采 用波束形成矩阵 ｗ 进 行转 换 ， 从 数学 角 度 看 ， 这种 转 换 是 一 种 线 性
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Ｖｏ １ ．３ ８ ． Ｎｏ ． ７
火 力 与 指 挥 控 制
Ｆ ｉ ｒ ｅ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ＆Ｃ ｏ ｍｍａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
第３ ８卷
第 ７ 期
Ｊ ｕ １ ． ２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ７月
文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ０ ６ ４ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — ０ １ ３ ２ — ０ ３
分辨信噪 比门限和估计均方误差上。 关键词 ： 空 间重采样 ， 宽带 ＭＵ Ｓ Ｉ Ｃ算法 ， 高分辨方位估计
中图分类号 ： Ｔ Ｎ ０ １ ５ 文献标识码 ： Ａ
Ｈｉ ｇ ｈ Ｒｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ＤＯＡ Ｅｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｂｒ ｏ ａ ｄ ｂ ａ ｎ ｄ Ｍ ＵＳ Ｉ Ｃ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ
空间重采样的宽带多重信号分类算法高分辨方位估计
杨 俊， 史才胜 ， 盖 宁 （ 解放军 ９ ２ ７ ６ ３ 部队， 辽宁 大连 １ １ ６ ０ ４ １ ）
摘 要： 空间重采样法是宽带恒定束宽波束形成 的一种重要方法 ， 采用声矢量阵推导了基于空间重采样 的宽带
Ｍ Ｕ Ｓ Ｉ Ｃ算法 ， 并 和相干子空间 Ｆ Ｆ Ｔ 插值法做 了仿真 比较 ， 结果表明 ， 所提算法的性能优于 Ｆ Ｆ ｒ Ｉ ’ 插值法 ， 表现为更低的
变换 ，宽带恒定束宽波束形成矩阵就是变换矩阵。
波束形成器， 使得在信号带宽 内， 基阵的波束主瓣带 宽保持恒定 。空间重采样法是宽带恒定束宽波束形
阵元域信号到波束域的转换如下页图 １ 所示 ， 图中
ＹＡＮＧ Ｊ ｕ ｎ， Ｓ ＨＩ Ｃ ａ ｉ － ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｇ ＡＩ Ｎｉ ｎ ｇ
（ Ｕ ｎ ｉ ｔ ９ ２ ７ ６ ３ 咒Ａ ， Ｄ ａ ｌ ｉ ａ ｎ １ １ ６ ０ ４ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
何结构 、 阵元数 目、 加权系数确定后 ， 随着信号频率 的升高， 波束会逐渐变窄 。因此 ， 当宽带信号通过基 阵线性系统时 ， 除了波束方向对准 目标外 ， 一般都会 出现 宽带信Байду номын сангаас号 高频 能量损 失 和线性 失 真问题 。特 别
是对于信号的高频部分 ，目 标偏离波束束控方向越 大， 能量损失及波形失真也越严重 ， 并造成信号波形
引 言
在水下信号处理 中，由于水声信道和 目标信号
成 的一种重 要方 法 。本文 利用 空 间重采 样法对 宽 带
信号做了预处理，进而研究了基于声矢量阵的宽带
ＭＵ Ｓ Ｉ Ｃ（ ＭＵ Ｓ Ｉ Ｃ【 ］ ： Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ Ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ Ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 算
的复杂性 ， 阵列接收的回波信号往往都是宽带信号。 当宽带信号通过基阵形成波束时 ，不同的频率成分
产生 的主瓣 宽度 是不一 样 的 。 一 般来 说 ， 当阵列 的几
法， 并 和相干子空 间 Ｆ Ｆ Ｔ插值法 做了 比较分析 。 结果表明利用恒定束宽波束输出的宽带波束域高分 辨方位估计可 以获得 比更低的分辨信噪比门限和估 计均方误差上 ，同时能够得到优于相关信号子空间 的方位估 计性 能 。
的畸变 ， 这给后继处理 ， 比如参数估计 、 波形分析 、 目
标分 类与识 别 带来 困难 。所 以有 必要设 计 恒定束 宽
１ 基 于 空 间重采 样 的宽 带 Ｍ Ｕ Ｓ Ｉ Ｃ算 法模 型 ｆ ］
阵元域信号到波束域信号采 用波束形成矩阵 ｗ 进 行转 换 ， 从 数学 角 度 看 ， 这种 转 换 是 一 种 线 性
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火 力 与 指 挥 控 制
Ｆ ｉ ｒ ｅ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ＆Ｃ ｏ ｍｍａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
第３ ８卷
第 ７ 期
Ｊ ｕ １ ． ２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ７月
文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ０ ６ ４ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — ０ １ ３ ２ — ０ ３
分辨信噪 比门限和估计均方误差上。 关键词 ： 空 间重采样 ， 宽带 ＭＵ Ｓ Ｉ Ｃ算法 ， 高分辨方位估计
中图分类号 ： Ｔ Ｎ ０ １ ５ 文献标识码 ： Ａ
Ｈｉ ｇ ｈ Ｒｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ＤＯＡ Ｅｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｂｒ ｏ ａ ｄ ｂ ａ ｎ ｄ Ｍ ＵＳ Ｉ Ｃ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ
空间重采样的宽带多重信号分类算法高分辨方位估计
杨 俊， 史才胜 ， 盖 宁 （ 解放军 ９ ２ ７ ６ ３ 部队， 辽宁 大连 １ １ ６ ０ ４ １ ）
摘 要： 空间重采样法是宽带恒定束宽波束形成 的一种重要方法 ， 采用声矢量阵推导了基于空间重采样 的宽带
Ｍ Ｕ Ｓ Ｉ Ｃ算法 ， 并 和相干子空间 Ｆ Ｆ Ｔ 插值法做 了仿真 比较 ， 结果表明 ， 所提算法的性能优于 Ｆ Ｆ ｒ Ｉ ’ 插值法 ， 表现为更低的
变换 ，宽带恒定束宽波束形成矩阵就是变换矩阵。
波束形成器， 使得在信号带宽 内， 基阵的波束主瓣带 宽保持恒定 。空间重采样法是宽带恒定束宽波束形
阵元域信号到波束域的转换如下页图 １ 所示 ， 图中