基于非圆信号的DOA估计算法研究及应用

发布时间：2017-09-09 18:26

  本文关键词：基于非圆信号的DOA估计算法研究及应用

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【摘要】：BPSK、AM、MASK等信号是通信系统中的常见信号,这类信号具有伪协方差矩阵不为零的特性,被称为非圆信号。近年来,如何利用非圆信号的自身特性来提高波达方向(DOA)估计性能已成为DOA估计领域中的一个研究热点。基于非圆信号的DOA估计算法相当于虚拟扩展阵列,可以处理多于阵列个数的信源,且与传统DOA估计算法相比较在估计精度上也有所提高,因而在越来越复杂的现代电磁环境中具有广阔的研究前景。本文对基于非圆信号的DOA估计方法进行了深入的分析与研究。本文在介绍传统DOA估计模型与经典算法的基础上,从入射信号分类角度出发,分别研究讨论了在信源全部为非圆信号、信源为圆和非圆混合信号以及信源为相干非圆信号(本文中所研究的非圆信号仅指最大非圆率信号)这三种情况下的DOA估计模型及对应的算法,包括非圆MUSIC(NC-MUSIC)算法、非圆ESPRIT(NC-ESPRIT)算法,混合信号MUSIC(mix-MUSIC)算法、混合信号ESPRIT(mix-ESPRIT)算法,以及用于解相干的共轭类MUSIC算法和共轭类ESPRIT算法等。从理论到仿真逐步验证了加入非圆信息的DOA估计算法不但具有扩展阵列的优势,还有更优越的估计性能。最后提出一种适用于非圆解相干算法的实际背景下的雷达回波解调方法,将非圆共轭类算法应用其中并得到了与理论一致的结果。
【关键词】：DOA估计 非圆信号 MUSIC算法 ESPRIT算法 解相干
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题背景和研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.2.1 超分辨DOA估计方法研究现状10
• 1.2.2 非圆信号DOA估计方法研究现状10-11
• 1.3 论文主要结构11-13
• 第2章 传统DOA估计模型及非圆信号理论13-23
• 2.1 引言13
• 2.2 传统DOA估计模型13-17
• 2.2.1 基本数学模型14-16
• 2.2.2 相干信号数学模型16-17
• 2.3 传统DOA估计算法17-20
• 2.3.1 经典MUSIC算法17-18
• 2.3.2 经典ESPRIT算法18-20
• 2.4 非圆信号的定义及性质20-22
• 2.4.1 非圆信号的定义20-21
• 2.4.2 最大非圆率信号的性质21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 基于非圆信号的DOA估计算法23-45
• 3.1 引言23
• 3.2 非圆信号DOA估计模型23-24
• 3.3 基于非圆信号的MUSIC算法24-28
• 3.3.1 NC-MUSIC算法24-26
• 3.3.2 NC-root-MUSIC算法26-28
• 3.4 基于非圆信号的ESPRIT算法28-31
• 3.4.1 NC-ESPRIT算法28-29
• 3.4.2 NC-Unitary-ESPRIT算法29-31
• 3.5 算法仿真与性能分析31-43
• 3.5.1 NC-MUSIC算法31-36
• 3.5.2 NC-root-MUSIC算法36-39
• 3.5.3 NC-ESPRIT算法及NC-Unitary-ESPRIT算法39-43
• 3.6 本章小结43-45
• 第4章 圆和非圆混合信号的DOA估计与识别45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 圆和非圆混合信号的DOA估计模型45-47
• 4.3 圆和非圆混合信号的DOA算法47-50
• 4.3.1 mix-MUSIC算法47-48
• 4.3.2 mix-ESPRIT算法48-50
• 4.4 算法仿真与性能分析50-56
• 4.4.1 mix-MUSIC算法50-52
• 4.4.2 mix-ESPRIT算法52-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 相干非圆信号的DOA估计算法与应用57-81
• 5.1 引言57
• 5.2 基于非圆实信号的共轭解相干算法57-61
• 5.2.1 共轭阵列模型57-59
• 5.2.2 C-MUSIC算法59-60
• 5.2.3 C-ESPRIT算法60-61
• 5.3 基于任意非圆信号的虚拟共轭解相干算法61-65
• 5.3.1 虚拟共轭阵列模型62-63
• 5.3.2 VC-MUSIC算法63-64
• 5.3.3 VC-ESPRIT算法64-65
• 5.4 算法仿真与性能分析65-74
• 5.4.1 C-MUSIC算法66-68
• 5.4.2 C-ESPRIT算法68-70
• 5.4.3 VC-MUSIC算法70-72
• 5.4.4 VC-ESPRIT算法72-74
• 5.5 非圆信号在雷达中的应用74-80
• 5.6 本章小结80-81
• 结论81-83
• 参考文献83-89
• 致谢89

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本文编号：822043