一种抗冲击噪声的高精度波达方向估计算法

摘要

针对现有波达方向（DOA）估计算法在冲击噪声下估计精度较低的问题，提出了一种基于相控分数低阶矩和指数族分布函数的离格近似l₀范数DOA估计算法。首先，利用相控分数低阶矩抑制冲击噪声，构建稀疏DOA模型；其次，通过对平滑函数的平滑性和陡峭性进行研究，构造了一类平滑性和陡峭性可变的函数族，并利用该函数族求解初始支撑集；然后，提出了一种前向展望和后向延拓策略，对初始支撑集进行扩展，并从中选择出可以使残差最小化的一组支撑集为最优支撑集，从而确定在格DOA估计；最后，为了解决网格失配效应，利用DOA粗估计与离格偏差之间的联合稀疏性，通过交替方向迭代联合求解DOA粗估计与离格偏差，获得离格DOA估计值。仿真结果表明：与正交匹配追踪算法相比，在信噪比为-8 dB时，所提算法的DOA估计精度提高了66.36%。此外，当冲击噪声特征指数大于0.6时，所提算法对目标DOA的估计误差可以控制在1°以内。仿真结果充分说明了所提算法可在冲击噪声下实现高精度的DOA估计。

关键词

波达方向估计 / 近似l₀范数 / 冲击噪声 / 指数族分布函数 / 前向展望 / 后向延拓

基金资助

国家重点研发计划资助项目(2022YFC220390); 吉林省自然科学基金资助项目(YDZJ202301ZYTS412)