基于辅助阵元法的非圆信号DOA估计算法研究

发布时间：2019-07-20 15:43

【摘要】：波达方向(DOA,Direction-of-arrival)估计作为阵列信号处理的一个重要分支,在近年来得到了大量的研究,特别是基于信号本身具有的特性提出的一些算法,大大提高了DOA估计的精度。非圆信号以其旋转非不变性的良好特性在现代通信系统中得到了大量的应用,其DOA估计算法的研究也成为了一个新的热点。现有的非圆信号DOA估计算法中常常需要进行大量的复矩阵运算,并且在实际工程应用中不可避免的要受到噪声、阵元自身误差等因素的干扰,因而很难达到其理论精度水平,本文针对DOA估计算法在工程应用中存在的这些问题,结合辅助阵元法的基本思想展开研究,提出了一些改进DOA估计的方法,主要工作内容如下:1、在理想的DOA估计阵列信号模型基础上,分析非圆信号MUSIC(Multiple signal classification,多重信号分类)算法及类MUSIC算法的思想,总结了其DOA估计的一般流程,然后引入方向依赖阵列误差模型,在此基础上总结辅助阵元法的思想,分析阵元误差对DOA估计的影响。2、将辅助阵元法应用到非圆信号DOA估计当中,简化非圆信号的时域特性,结合MUSIC算法推导出非圆信号的辅助阵元法算法原理,并针对MUSIC类算法计算量大的问题,将非圆信号阵列输出的实值扩展形式应用到其辅助阵元法中,提出基于辅助阵元法的非圆信号实值DOA估计算法,推导出算法虚拟空间谱形式,分析空间谱表达式组成形式,给出简化计算方法。3、实际工程应用当中辅助阵元同样会受到扰动、机械震动及姿态等因素影响而引入误差,不仅大大的降低了DOA估计的精度,甚至给其它阵元带来误校正,针对这些无法预测的模型误差给算法波达方向估计造成的影响进行理论分析,对提出的非圆信号辅助阵元法进行了一阶误差分析,推导出DOA估计误差表达式,给算法在实际工程应用中提供理论依据。4、设计仿真程序,利用数值仿真对比在一定条件下不同算法的性能,分析仿真结果,验证非圆信号辅助阵元法在DOA估计精度及分辨率的优势,通过与普通辅助阵元法对比凸显非圆信号的可扩展性能,通过多次运算显示实值算法简化计算的能力。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN911.7

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本文编号：2516816