阵列天线DOA估计算法的研究与改进

论文摘要

阵列信号处理是用一组按一定方式排列的天线阵元对空间传播信号进行采样,再由天线阵列的采样数据来尽可能的利用、提取和恢复空间信号的有用信息,同时抑制干扰和噪声的一种信号处理方法。DOA估计是阵列信号处理中的一个重要分支,也称为空间谱估计,它的基本问题就是确定同时处在空间某一区域内多个感兴趣的信号的空间位置,即各个信号到达阵列参考阵元的方向角,简称波达方向。一些经典的DOA估计算法都是建立在阵列流型精确的条件下的,但是在实际环境中,各种阵列误差几乎不可避免,此时以Music算法和Capon算法为代表的DOA估计算法性能会恶化严重,甚至失效;同时,当在较小的角度范围内存在两个以上的干扰或信号时,DOA估计算法的性能也会下降。因此,研究一种新的算法以适应在这些具体情况下的DOA估计性能要求是本文的重点。本文首先介绍了阵列天线的基础知识以及两种DOA估计算法和阵列误差模型,然后研究了这两种算法在有、无通道误差下的性能分析;接着根据它们存在的问题提出了一种基于对角加载的干扰抵消算法,通过波束形成技术形成每个方向上的接收信号,然后在接收信号矩阵中减掉不同方向干扰对期望方向上干扰或信号的影响,使接收矩阵只保留一个干扰或信号,这样就提高了估计的精度,并且通过理论分析和Matlab仿真验证了本算法在存在通道误差条件下的有效性和正确性。最后,对通篇论文进行总结和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1、论文的研究背景
• 2、DOA估计的国内外研究发展与现状
• 3、本文的主要工作
• 1 经典DOA估计算法研究
• 1.1 阵列天线信号数学模型
• 1.2 Capon最小方差算法
• 1.3 Music算法
• 1.4 仿真
• 1.5 本章小结
• 2 存在通道误差时算法性能研究
• 2.1 通道误差对DOA算法的影响
• 2.1.1 阵列存在误差时的信号模型
• 2.1.2 阵列误差对Music算法的影响
• 2.2 仿真
• 2.3 本章小结
• 3 一种基于对角加载的干扰抵消算法及其改进
• 3.1 一种基于Capon波束形成的干扰抵消算法
• 3.1.1 波束形成技术
• 3.1.2 基于Capon波束形成的干扰抵消算法
• 3.1.3 仿真
• 3.2 对角加载的DOA估计算法
• 3.2.1 Capon算法存在的问题
• 3.2.2 对角加载的DOA估计算法
• 3.2.3 基于对角加载的干扰抵消算法
• 3.2.4 仿真
• 3.3 对角加载干扰抵消算法存在的问题
• 3.4 对角加载干扰抵消算法的改进
• 3.4.1 改进算法
• 3.4.2 仿真
• 3.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 对角加载干扰抵消算法流程图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢