基於球上超分辨的DOA估計方法研究

《基於球上超分辨的DOA估計方法研究》是依託揚州大學，由潘捷擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於球上超分辨的DOA估計方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：潘捷
• 依託單位：揚州大學

項目摘要

傳統的稀疏恢復DOA估計方法需要建立多維格線進行聯合最佳化，計算量大且存在格線失配問題。本項目研究基於球上的超分辨理論，研究不同快拍、信號環境下的球諧波域DOA估計方法，旨在實現共形陣列的高精度快速DOA估計。主要研究內容包括：(1)利用對偶多項式理論，研究多測量快拍下的球上超分辨方法，突破現有方法單快拍測量的限制，實現基於超分辨的球諧波域窄帶DOA估計。(2) 通過構建對偶多項式對各頻點陣列數據的映射，研究多信號模型下的球上超分辨方法，克服現有方法限於單一模型的不足，實現基於超分辨的球諧波域寬頻DOA估計。 (3)構建球諧波域co-array虛擬陣列，利用不同快拍和模型下的球上超分辨方法，研究欠定情況下共形陣列窄帶與寬頻DOA估計方法。上述方法能夠避免求解多維格線聯合最佳化問題和格線失配，增加陣列自由度，提升DOA估計性能。本項目研究成果對於設計高性能共形陣列測向系統具有理論意義和實用價值。

結題摘要

為了解決離散稀疏表示DOA估計方法的格線失配問題，基於原子範數理論的超分辨方法近年來得到廣泛關注。但傳統的原子範數DOA估計方法基於范德蒙分解定理，通常僅適用於線陣或面陣。本研究針對原子範數理論在球諧波域的推廣及其在DOA估計問題中的套用開展研究，重點開展了以下方面的研究工作：1.利用廣義線性譜估計理論框架，分別提出了基於L1-SVD和稀疏參數化方法的原子範數球諧波域DOA估計方法，將原子範數方法推廣到球諧波域，解決了傳統離散稀疏表示球諧波域DOA估計方法的格線失配問題。2. 針對廣義線性譜估計理論框架導致高維半正定約束，因而計算量大的問題，從理論上深入分析了原子範數最佳化問題半正定規劃實現的構造機理，發展了球流形上的超分辨方法，提出了不依賴范德蒙分解的球諧波原子範數低維半正定規劃求解方法，實現了低複雜度高精度的球諧波域DOA估計。3. 研究了基於超分辨的球諧波域DOA估計方法在聲源定位中的套用問題，基於直接路徑檢測實現了球麥克風陣列的超分辨聲源定位，提升了算法的解析度和穩健性。本項目的研究成果發展了球流形上的超分辨方法，對共形感測器陣列的低複雜度高精度目標定位具有重要的理論意義和套用價值。