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相干信号二维DOA估计研究

作　者: 魏挺
导　师: 刁鸣
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 波达方向估计二维到达角估计 ESPRIT算法相干信源阵列信号处理
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

波达方向(DOA)估计是阵列信号处理领域中的重要的研究方向。基于阵列信号处理的波达方向估计方法,可以同时对空间不同方向上的多个信号源实现高分辨率的方向估计。而在实际情况中,信源发出的信号通过多条渠道到达接收信号的阵列天线,信号传输期间受到反射物(如建筑物、山谷、车辆等)的影响,会引起多径干扰,出现大量相关和相干信号,导致对信号的DOA估计出现错误。由于在实际应用中,三维空间内的信号,用一维参数不能同时估计出信号的俯仰角和方位角信息。二维参量相比一维参量更能准确的描述入射信号的空间特征信息,因此,二维阵列信号处理的研究具有更加重要的意义。考虑到二维信号DOA估计更具有价值,本文在对一维信号DOA估计算法进行详细研究的基础上,对信号二维DOA估计进行了更深入的研究,并在双排平行线阵列基础上提出了一种改进的二维ESPRIT算法,并且通过双向平滑处理之后能够有效的估计出多个相干信源,相比原有同类算法,具有计算量小,运算周期小的优点。最后通过计算机仿真实验表明,算法在减少了计算量的基础上,还能保持很好的估计性能,有很强的实用价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 课题背景与研究现状分析  9-12
    1.2.1 阵列信号处理概述  9-11
    1.2.2 空间谱估计的发展  11-12
  1.3 相干信号源DOA估计发展及现状  12-14
  1.4 本文的主要工作  14-15
第2章空间谱估计的数学模型  15-23
  2.1 空间谱估计数学模型  15-20
    2.1.1 窄带信号的数学模型  16-19
    2.1.2 相干信号的数学模型  19-20
  2.2 信源数的估计  20-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章一维DOA估计的基本算法  23-45
  3.1 MUSIC算法  23-26
    3.1.1 MUSIC算法描述  23-25
    3.1.2 MUSIC算法仿真  25-26
  3.2 ESPRIT算法  26-34
    3.2.1 基本ESPRIT算法  26-28
    3.2.2 最小二乘ESPRIT算法(LS-ESPRIT)  28-29
    3.2.3 总体最小二乘ESPRIT算法(TLS-ESPRIT)  29-31
    3.2.4 算法仿真及结果分析  31-34
  3.3 空间平滑算法  34-44
    3.3.1 前向空间平滑算法原理  35-36
    3.3.2 双向空间平滑原理  36-41
    3.3.3 算法仿真及性能分析  41-44
  3.4 本章小结  44-45
第4章基于二维ESPRIT类算法的二维DOA估计  45-61
  4.1 二维ESPRIT算法  45-50
    4.1.1 阵列结构及信号模型  45-46
    4.1.2 二维ESPRIT算法原理  46-50
  4.2 改进的二维ESPRIT算法原理  50-55
    4.2.1 新算法的阵列结构及信号模型  50-51
    4.2.2 改进的二维ESPRIT算法原理  51-53
    4.2.3 新算法仿真和结果分析  53-55
  4.3 基于空间平滑的修正二维ESPRIT算法  55-59
    4.3.1 算法基本原理  55-57
    4.3.2 算法仿真和结果分析  57-59
  4.4 本章小结  59-61
结论  61-63
参考文献  63-68
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  68-69
致谢  69

相干信号二维DOA估计研究

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