展开互质阵列下基于OPASTd的DOA跟踪算法

作     者：彭翌玲 周建江 邓峣 黄金海 徐哲 

作者机构：南京航空航天大学雷达成像与微波光子教育部重点实验室 

出 版 物：《现代雷达》 (Modern Radar)

年 卷 期：2023年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 

基　　金：国家自然科学基金项目(61871218 61671239) 

主　　题：展开互质阵列 DOA跟踪 OPASTd算法 root-MUSIC算法 

摘      要：展开互质阵列相较于传统互质阵列拥有更高的自由度、更大的阵列孔径和更好的定位测向性能。已有的关于展开互质阵列波达方向（direction of arrival，DOA）估计的研究均是针对静态目标提出的，无法满足实际场景下对动态目标DOA实时跟踪的需要。此外，目前尚未有文献针对展开互质阵列研究目标的DOA跟踪算法，利用展开互质阵列在DOA估计方面的优势进一步提升DOA跟踪的性能。因此，本文针对展开互质阵列提出了一种基于正交压缩近似投影子空间跟踪（orthonormal projection approximation and subspace tracking of deflation，OPASTd）算法和求根多重信号分类（root multiple signal classification，root-MUSIC）算法的DOA跟踪算法。该算法使用OPASTd算法跟踪信号子空间，然后通过构造变换矩阵并进行相应的变换，解决了展开互质阵列的稀疏性带来的root-MUISIC算法无法直接应用的问题，从而利用root-MUSIC算法求解目标的DOA，最后利用关联算法进行数据关联，完成当前时刻的跟踪。仿真实验结果表明，该算法的计算复杂度相较于基于协方差矩阵构造和MUSIC算法的传统DOA跟踪算法降低了1个数量级以上，算法的均方根误差接近克拉美罗界，且远远低于相同阵元数的传统互质阵列或均匀线阵，能实现动态目标的实时、高精度跟踪。