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山西大学学报(自然科学版)2025年第03期:基于QR分解的正则化回溯匹配追踪算法DOA估计

来源:期刊VIP网 时间:


作者:张宁宁;张骄;

单位:山西大学物理电子工程学院;

摘要:针对传统算法在低信噪比、小快拍、信源相干等情况下,波达方向(Directional of Arrival,DOA)估计精度低的问题,提出了一种基于正交三角分解(Orthogonal Triangular Decomposition,QR)的正则化回溯匹配追踪算法(QR-Regularized Backtracking Matching Pursuit,QR-RBMP)。该算法首先对感知矩阵进行QR分解,以增大感知矩阵的独立性;再利用正则化思想和回溯机制优化匹配追踪算法,来提高信号重构精度;正则化思想对匹配追踪算法初次选择的原子进行二次筛选,选出最相关且能量最大的相关原子,回溯思想对正则化选择得到的原子进行再次筛选,删除不正确的原子,提高所选择原子的正确性,进而提高了匹配追踪算法的重构精度。最后得到重构的信号,信号非零元素所对应的位置即为DOA估计的结果。通过一系列仿真实验,并与多重信号分类算法(Multiple Signal Classification,MUSIC)、正则化正交匹配追踪算法(Regularized Orthogonal Matching Pursuit,ROMP)、基于子空间追踪算法(Subspace Tracking Algorithm,SP)、无平方根方法的SP算法(ISP)以及能量排序的回溯正则化匹配追踪算法(Backtracking Regularization Matching Pursuit for Energy Sorting,ESBRMP)估计方法基于均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)、分辨概率(Probability of Resolution,POR)进行对比分析。结果表明该算法在相同条件下均方根误差比现有最优方法降低了约42%,成功分辨率提高了8%。

关键词:波达方向估计;;嵌套阵列;;矩阵分解;;正则化思想;;回溯机制;;压缩感知

基金资助:广东省光纤传感与通信技术重点实验室开放基金资助(01110122120181)