多径环境下的波达方向估计方法研究

发布时间：2017-09-16 16:02

  本文关键词：多径环境下的波达方向估计方法研究

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【摘要】：空间信号的波达方向(Direction of Arrival,DOA)是阵列信号处理中的一个重要概念,包括方位角和俯仰角。精确估计信号的波达方向在一些领域诸如雷达、声呐及通信系统中十分重要,但是当信号相干时,一些基于子空间的超分辨算法将会失效。由于实际环境中信号的多径传播普遍存在,因此阵列信号处理中的一个研究热点就是如何准确的估计出因多径传播产生的相干信号的波达方向。本文的主要工作是对多径环境下的波达方向估计方法进行研究,主要内容可以概括如下:第一,给出了多径信号存在时,时域和频域的阵列接收信号模型,分析了两条多径信号之间的相关性,并介绍了空间平滑算法。第二,研究了多径环境下基于常规阵列的DOA估计方法。首先研究了根据阵列的中心对称结构估计相干信号DOA的方法,并针对圆阵的情况,分析了基于阵列中心对称结构的解相干算法的适用条件。然后研究了使用斜投影算子进行空间差分来分步估计独立信号和相干信号的DOA的方法,其中根据差分后的数据矩阵构造虚拟阵列流形,可以分组估计出相干信号的DOA。最后,针对通道幅相误差校正中辅助信源发出的信号存在多径传播的情况,研究了一种在幅相误差存在条件下对多径干扰信号进行DOA估计的方法。第三,研究了多径环境下基于四维阵列的DOA估计方法。首先介绍了四维阵列的工作原理以及基于四维阵列的DOA估计方法。然后研究了基于信号子空间拟合,能够处理相干信号的DOA估计方法,使用修正的高斯牛顿法对非线性多维最优化问题进行求解。最后,根据单向相位中心运动时间调制四维阵列的阵列结构和调制时序,给出了适用于单频信号的空时信号模型,对于窄带信号,该模型需要信号在四维阵列的一个完整采样周期内强相关;对阵列在不同时间段内的采样数据进行时间平滑来去相关,然后应用MUSIC算法即可估计出相干信号的DOA。
【关键词】：多径环境 波达方向估计 相干信号 四维阵列
【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
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 本文主要工作与结构安排14-15
• 第二章 多径环境下的DOA估计基础15-24
• 2.1 阵列信号模型15-18
• 2.2 多径信号的相关性分析18-21
• 2.3 空间平滑算法21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 多径环境下基于常规阵列的DOA估计方法24-45
• 3.1 基于中心对称阵列的DOA估计方法24-33
• 3.1.1 基于中心对称均匀线阵的DOA估计24-26
• 3.1.2 基于中心对称均匀圆阵的DOA估计26-28
• 3.1.3 仿真实验28-33
• 3.2 基于空间差分及虚拟阵列流形的DOA估计方法33-40
• 3.2.1 独立信号DOA估计34-35
• 3.2.2 相干信号DOA估计35-38
• 3.2.3 仿真实验38-40
• 3.3 幅相误差存在时的DOA估计方法40-44
• 3.3.1 基于多径信号空间谱的DOA估计40-41
• 3.3.2 仿真实验41-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 多径环境下基于四维阵列的DOA估计方法45-67
• 4.1 四维阵列基本原理及其在DOA估计中的应用45-50
• 4.1.1 四维阵列的基本结构及工作原理45-47
• 4.1.2 基于四维阵列的DOA估计47-49
• 4.1.3 仿真实验49-50
• 4.2 基于信号子空间拟合的DOA估计方法50-57
• 4.2.1 基于信号子空间拟合的DOA估计50-51
• 4.2.2 信号子空间拟合算法实现方法51-53
• 4.2.3 仿真实验53-57
• 4.3 基于时间平滑的DOA估计方法57-66
• 4.3.1 基于UPCM时间调制阵列的单频信号空时接收模型57-61
• 4.3.2 基于时间平滑的相干信号DOA估计61-64
• 4.3.3 仿真实验64-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 全文总结与展望67-69
• 5.1 全文总结67-68
• 5.2 工作展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间取得的成果74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 徐旭;叶中付;张裕峰;;基于中心对称圆阵的不相关源和相干源的DOA估计(英文)[J];中国科学技术大学学报;2009年11期

2 高世伟,保铮;用数据信号子空间分析等距线阵列分辨信号源数的能力[J];电子学报;1989年01期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 王健鹏;基于空、时域扩展的运动阵列信号处理技术[D];国防科学技术大学;2011年

2 陈益凯;基于四维天线理论和强互耦效应的阵列天线技术研究[D];电子科技大学;2011年

3 李钢;空时四维天线阵的理论分析与信号处理研究[D];电子科技大学;2010年

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本文编号：864012