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超分辨DOA估计方法研究

作　者: 宋俊才
导　师: 张曙
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: DOA 超分辨先验分布二维角度 DSP实现
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

阵列信号处理技术成为信号处理领域的一个重要的学科,它在通信、雷达、声纳、电子对抗等多个领域有着极为广阔的应用前景。其中超分辨 DOA(Direction of Arrival)估计算法是阵列信号处理领域中一个热点的研究问题,主要解决空间信号的高精度、超分辨的角度估计问题。因此,本文结合具体的预研项目,主要研究超分辨DOA估计算法。首先,针对基于均匀线阵的一维DOA估计,从空域与时域处理等效性的角度,提出了基于广义柯西分布的最大后验准则DOA估计算法。该算法不同于传统超分辨DOA估计算法,是一种全新的基于先验分布的DOA估计算法。与MUSIC算法相比,新算法无需进行空间谱扫描即可得到稀疏性空间谱,估计精度高、偏差性能更好。其次,为了满足新的需求,重点研究了基于均匀圆阵的二维DOA估计算法,同时估计空间信号的方位角与俯仰角信息。在一维MUSIC算法基础上形成基于圆阵的二维MUSIC算法。此外,在圆阵的相位模式空间下,利用谱加权技术提出了加权形式的UCA-ESPRIT算法,新算法保持了UCA-ESPRIT算法的优点,计算量小,DOA参数自动配对,且均方误差更小。最后,为了满足实际DOA测向系统的实时需求,提出基于改进QR分解的DOA估计方法。新算法采用Householder变换和QR分解相结合的方法,解决了特征子空间类DOA估计算法特征分解的难题,算法更适合硬件平台的实现。最终在DSP为核心的硬件平台实现了新算法,满足了测向系统超分辨和实时性的要求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 研究背景和意义  10
  1.2 国内外研究的现状  10-14
  1.3 论文的主要工作及内容安排  14-16
第2章超分辨 DOA估计算法  16-27
  2.1 阵列信号模型  16-21
    2.1.1 线阵  18-19
    2.1.2 圆阵  19-21
  2.2 阵列信号处理的统计模型  21-22
  2.3 经典DOA估计算法  22-25
    2.3.1 MUSIC  22-23
    2.3.2 ESPRIT  23-25
  2.4 本章小结  25-27
第3章基于广义柯西分布的最大后验准则DOA估计方法  27-39
  3.1 空域与时域处理的等效性  27-29
  3.2 基于最大后验准则的DFT  29-32
  3.3 一种新的超分辨DOA估计方法  32-35
    3.3.1 广义柯西分布  32-33
    3.3.2 基于广义柯西分布的MAP的DOA估计  33-35
  3.4 性能仿真及分析  35-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章基于均匀圆阵的二维DOA估计  39-54
  4.1 引言  39
  4.2 均匀圆阵二维MUSIC算法  39-42
  4.3 基于相位模式激励的DOA估计  42-50
    4.3.1 均匀圆阵的相位模式激励  43-46
    4.3.2 一种改进的UCA-ESPRIT算法  46-50
  4.4 性能仿真及分析  50-53
  4.5 本章小结  53-54
第5章基于改进QR分解的DOA估计方法及DSP实现  54-66
  5.1 前言  54
  5.2 基于改进QR分解的DOA估计方法  54-59
    5.2.1 协方差矩阵的特征分解  54-55
    5.2.2 优化的Householder变换  55-57
    5.2.3 改进的QR分解方法  57-59
  5.3 DSP硬件的实现方法  59-65
    5.3.1 DSP硬件平台  59-61
    5.3.2 DOA算法的DSP实现  61
    5.3.3 算法硬件平台实现结果  61-65
  5.4 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-73
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  73-74
致谢  74

超分辨DOA估计方法研究

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