多分量多普勒信号的高分辨估计方法

发布时间：2017-09-11 04:20

  本文关键词：多分量多普勒信号的高分辨估计方法

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【摘要】：二十世纪以来,雷达在各个领域中都获得了广泛的使用,当目标相对雷达存在径向运动速度分量时,接收到的回波中便产生了多普勒频率,参数估计在雷达信号处理领域中占有重要位置,且雷达测向这一领域也越来越受到重视。传统上多普勒信号的处理方法是将其在每个数据帧内近似作为恒频信号模型,之后进行信号处理,但是当数据帧内多普勒频率发生巨大变动的时候参数估计的性能必然会下降。本文将多普勒信号模型近似为线性调频信号模型后进行处理,并通过数学推导说明了近似的合理性,最后通过仿真验证了将多普勒信号模型近似为线性调频信号模型相较于近似为恒频模型误差会减小。本文将子空间类方法和张量分解方法与线性调频信号的参数估计问题相结合,提出了一种线性调频信号进行参数估计的新思路,传统的线性调频信号参数估计思路是通过利用线性调频信号的时频特性进行参数估计,本文思路的本质基于子空间变换在经过旋转后不变的性质以及模型的具体意义,仿真的具体结果证明了有效性。传统的信号到达角估计方法是建立在恒频窄带信号模型基础上的,对于线性调频信号的到达角估计问题需要将宽带的线性调频信号转换到一个窄带的域中,本文选择利用分数阶Fourier变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)将线性调频信号转换到分数阶域中,之后与传统的到达角估计算法多重信号分类方法(Multiple Signal Classification,MUSIC)相结合,以L型阵列为基础,提出了一种新的二维到达角估计,仿真验证了本文工作的有效性。本文研究了多分量多普勒信号的参数估计和到达角估计,并通过仿真验证了多分量情形本文算法的适用性。本文工作的创新性体现在:(1)传统的线性调频信号参数估计是基于时频信号处理方法进行估计的,本文将子空间类方法和张量分解方法引入线性调频信号参数估计领域,并证明了该类算法的有效性;(2)二维到达角估计一直是一个较为复杂的问题,本文在L型阵列的基础上提出了一种新的宽带信号二维到达角估计方法,该方法相对于其他该领域的方法算法处理流程更为简便,并证明了该算法的有效性。
【关键词】：多分量 多普勒 线性调频信号 张量分解 参数估计 二维到达角
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.23
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 研究背景和意义12
• 1.2 多分量多普勒信号的高分辨方法研究现状12-18
• 1.2.1 非平稳信号参数估计方法研究现状12-16
• 1.2.2 非平稳信号的高分辨波达角估计研究现状16-18
• 1.3 论文内容安排18-19
• 第2章 多普勒信号近似为线性调频信号模型的分析19-28
• 2.1 多普勒频率的概念19
• 2.2 目标运动模型19-21
• 2.3 多普勒信号的线性调频信号模型近似及分析21-22
• 2.4 多普勒信号近似为线性调频信号模型的合理性22-25
• 2.5 多普勒信号近似模型的克拉美罗限分析25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 基于子空间方法的多分量多普勒信号的高分辨估计28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 子空间类方法原理介绍28-33
• 3.2.1 信号子空间和噪声子空间28-31
• 3.2.2 求根MUSIC算法31-32
• 3.2.3 ESPRIT算法32-33
• 3.3 基于子空间方法的多普勒信号的估计算法33-39
• 3.3.1 基于子空间方法的多分量多普勒信号的估计算法原理介绍33-36
• 3.3.2 基于子空间方法的多普勒信号的估计算法流程介绍36-38
• 3.3.3 多分量多普勒信号场景下子空间类估计算法的分析38-39
• 3.4 仿真结果及分析39-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 基于张量分解方法的多分量多普勒信号的高分辨估计44-60
• 4.1 引言44
• 4.2 张量分解方法原理介绍44-50
• 4.2.1 张量的基本概念44-47
• 4.2.2 Tucker分解模型算法47-50
• 4.3 基于张量分解方法的多普勒信号的估计算法50-56
• 4.3.1 基于张量分解方法的多分量多普勒信号的估计算法原理介绍50-53
• 4.3.2 基于张量分解方法的多分量多普勒信号的估计算法流程介绍53-55
• 4.3.3 多分量多普勒信号场景下子空间类估计算法的分析55-56
• 4.4 仿真结果及分析56-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 基于FRFT的多分量多普勒信号的二维到达角估计60-71
• 5.1 引言60
• 5.2 FRFT基本介绍60-62
• 5.3 基于FRFT的多分量多普勒信号的到达角估计算法62-66
• 5.3.1 基于FRFT对多分量多普勒信号到达角估计的原理62-66
• 5.3.2 基于FRFT对多分量多普勒信号到达角估计的算法流程介绍66
• 5.4 仿真结果及分析66-70
• 5.5 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-80
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单80-81
• 致谢81

【参考文献】

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本文编号：828587