矢量共形阵列DOA与极化参数联合估计算法研究

发布时间：2017-07-01 09:25

  本文关键词：矢量共形阵列DOA与极化参数联合估计算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：论文研究了一种有利于在FPGA+DSP架构上工程实现的矢量共形阵列DOA与极化参数联合估计算法。首先,针对矢量共形阵列与传统阵列的差异,分别从矢量阵列和共形阵列的角度对极化和欧拉旋转变换做了简单介绍,并在此基础上研究了矢量阵列和共形阵列接收电磁信号的数学模型。第二,针对矢量阵列接收信号参数估计数学选模问题,论文研究了“基于MUSIC算法的矢量阵列接收信号参数估计方法”和“基于矢量叉乘算法的矢量阵列接收信号参数估计方法”,通过计算机仿真比较了两种方法的性能后,确定矢量阵列接收信号参数估计数学建模选取MUSIC算法模型;针对共形阵列的“遮蔽效应”,首先研究了传统文献通常会采用的“子阵划分方法”,通过分析指出该方法存在人为降低阵列孔径的问题。然后针对该问题,研究了“基于方向图能量检测构造动态子阵方法”的共形阵列接收信号参数估计算法。通过计算机仿真,验证了“基于方向图能量检测构造动态子阵方法”能够很好的解决“子阵划分方法”存在的问题,并且在参数估计性能上也有所改善。第三,在第二章研究的基础上,进一步研究了“基于方向图能量检测构造动态子阵与四维搜索方法的矢量共形阵列接收信号DOA与极化参数联合估计算法”,由于需要进行四维搜索,该方法存在运算量巨大的问题。针对该问题,论文进一步研究了“基于方向图能量检测构造动态子阵与子空间方法的矢量共形阵列接收信号DOA与极化参数联合估计算法”,该算法对DOA与极化参数的估计分三步。第一步将极化参数和DOA参数进行解耦;第二步,针对圆柱、圆锥和圆台一类的特殊几何体,通过寻找旋转不变关系,盲估计俯仰角和方位角;第三步,通过MUSIC二维搜索算法估计极化幅角和极化相角。该算法能够在保证参数估计的精度同时,大大降低运算量。第四,针对基于方向图能量检与子空间方法的矢量共形阵列接收信号DOA与极化参数联合估计算法的工程实现问题,论文给出了该算法在FPGA+DSP架构上工程实现的功能流程图和整体实现框图。论文最后,结合算法特性研究了基于正弦函数周期性的二维搜索结果复用方法,该方法理论上可以节约12.5%的硬件计算资源。
【关键词】：矢量共形阵列 方向图能量检测 秩损理论 子空间方法
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 主要内容和结构安排12-14
• 第二章 矢量共形阵列信号处理的基础知识14-28
• 2.1 矢量阵列14-21
• 2.1.1 电磁波极化的物理意义14-18
• 2.1.2 矢量阵列单元信号接收模型18-21
• 2.1.3 矢量阵列信号接收模型21
• 2.2 共形阵列21-27
• 2.2.1 欧拉旋转变换22-25
• 2.2.2 共形阵列信号接收模型25-27
• 2.3 小结27-28
• 第三章 矢量阵列与共形阵列接收信号参数估计算法研究28-49
• 3.1 概述28
• 3.2 基于长矢量数学模型的矢量阵列接收信号参数估计28-37
• 3.2.1 基于MUSIC算法的矢量阵列接收信号参数估计28-30
• 3.2.2 仿真条件及结果分析30-33
• 3.2.3 基于矢量叉乘方法的矢量阵列接收信号参数估计33-36
• 3.2.4 仿真条件及结果分析36-37
• 3.3 基于子阵划分的共形阵列接收信号参数估计37-39
• 3.3.1 共形阵列子阵划分方法37-38
• 3.3.2 仿真条件及结果分析38-39
• 3.4 基于方向图能量检测构造动态子阵的共形阵列接收信号参数估计39-47
• 3.4.1 阵列孔径对MUSIC算法参数估计性能的影响40-43
• 3.4.2 基于方向图能量检测构造动态子阵方法43-44
• 3.4.3 仿真条件及结果分析44-47
• 3.5 小结47-49
• 第四章 矢量共形阵列DOA与极化参数联合估计算法研究49-66
• 4.1 概述49
• 4.2 基于方向图能量检测与四维搜索方法的参数联合估计算法研究49-52
• 4.2.2 仿真条件及结果分析51-52
• 4.3 基于方向图能量检测与子空间方法的参数联合估计算法研究52-60
• 4.3.1 基于ESPRIT的柱面矢量共形阵列接收信号俯仰角估计算法研究52-56
• 4.3.2 基于秩损理论的柱面矢量共形阵列接收信号方位角估计算法研究56-57
• 4.3.3 基于MUSIC的柱面矢量共形阵列接收信号极化参数估计算法研究57-58
• 4.3.4 仿真条件及结果分析58-60
• 4.4 矢量共形阵列接收信号参数联合估计算法工程实现60-64
• 4.4.1 矢量共形阵列接收信号参数联合估计算法工程实现60-63
• 4.4.2 基于正弦函数周期性的二维搜索结果复用方法63-64
• 4.5 小结64-66
• 第五章 全文总结与下一步工作66-68
• 5.1 全文总结66-67
• 5.2 下一步工作67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士期间取得的研究成果72-73

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