高分辨阵列测向技术研究

论文摘要

空间谱估计技术是近40年来发展起来的一门新兴的空域信号处理技术,也可以说它是在波束形成技术、零点技术和时域谱估计技术的基础上发展起来的一种新技术,其主要目标是研究提高空间信号(包括独立、部分相关和相干)角度的估计精度、角度分辨力和提高运算速度的各种算法。本文首先回顾了高分辨阵列测向技术的发展历程,概括了其基本原理和应用,第二章的内容是关于高分辨测向的基础理论以及理想的高分辨测向模型的基本假设;另外本章研究了包括信息论方法、平滑秩序列法、盖氏圆方法等经典的信号源个数估计算法。第三章研究了子空间分解类测向算法。子空间分解类测向算法分为两类来研究,一类是以MUSIC和求根MUSIC算法为代表的一类噪声子空间类算法,另一类是以旋转不变子空间(ESPRIT)为代表的信号子空间类算法,并且研究了几种解相干的测向算法。第四章的主要内容是基于阵列运动扩展高分辨测向技术方法。本章首先给出了一维运动扩展阵列测向系统模型和由运动扩展所带来的相位补偿方法,然后将其扩展到二维系统,完成对目标信号的二维角度的测量。最后仿真试验给出了仿真层面的评价。第五章研究的主要内容是更适合实际应用环境的多维空间谱估计问题。本章首先深入细致分析了常规时域处理与空域处理的等效性问题。然后重点研究了常用的几种算法,包括信号频率与方位角分离估计、信号仰角与方位角分离估计算法。最后仿真试验给出仿真数据。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 高分辨阵列测向技术的发展
• 1.3 论文结构及内容安排
• 第二章 阵列测向系统基础知识
• 2.1 阵列测向系统模型
• 2.1.1 阵列测向物理模型
• 2.1.2 空间信号传播形式
• 2.1.3 窄带阵列测向模型
• 2.1.4 基本假设
• 2.2 阵列信号协方差矩阵分解
• 2.3 相干信号模型
• 2.4 信号源个数估计方法
• 2.4.1 信息论方法
• 2.4.2 平滑秩序列法
• 2.4.3 盖氏圆方法
• 2.4.4 信号源个数估计算法性能仿真分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 子空间分解类算法及其性能分析
• 3.1 多重信号分类（MUSIC）算法
• 3.1.1 MUSIC算法原理
• 3.1.2 求根MUSIC算法
• 3.1.3 基本MUSIC算法性能仿真分析
• 3.2 旋转不变技术（ESPRIT）算法
• 3.2.1 ESPRIT算法原理
• 3.2.2 LS-ESPRIT算法
• 3.2.3 LS-ESPRIT算法和共轭ESPRIT算法的性能比较
• 3.3 解相干的空间谱估计算法
• 3.3.1 空间平滑解相干算法
• 3.3.2 加权空间平滑算法
• 3.3.3 计算机仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于阵列运动扩展的高精度测向技术
• 4.1 运动扩展原理
• 4.1.1 目标阵列接收信号描述
• 4.1.2 相位补偿原理
• 4.2 建立相位补偿后的阵列接收数据模型
• 4.3 基于阵列运动扩展的二维高精度DOA算法
• 4.3.1 二维运动扩展模型
• 4.3.2 二维运动扩展相位补偿技术
• 4.4 计算机仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 二维角测向分离估计方法
• 5.1 空域与时域处理的等效性
• 5.2 信号频率与方位角分离估计
• 5.3 信号仰角与方位角分离估计
• 5.4 计算机仿真试验
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果