阵列信号处理中DOA估计及DBF技术研究

论文摘要

阵列信号处理是信号处理领域的一个重要分支，在雷达、电子对抗、通信等系统中得到广泛的应用。本文介绍了阵列信号处理基本理论及模型，主要对阵列信号处理的两个重要方面—DOA估计和DBF技术进行了深入研究。本文详细介绍了一种经典超分辨测向技术—MUSIC算法，文章中关于测向的算法都是基于此算法研究的。分析了阵列误差形成的原因，介绍了各种典型阵列误差模型。基于窄带信号详细研究了一种信源方位、阵列互耦、阵元增益及相位扰动交替迭代估计的自校正技术，实现了算法过程，仿真结果说明此算法可以在不需要方位已知的辅助信源的情况下，在进行测向的同时，实时完成阵列误差参数的估计与校正。本文研究了两种经典波束形成算法—Bartlett波束形成器和Capon波束形成器，并通过计算机仿真探讨了算法的优劣。此外还深入研究了一种新的数据独立波束形成器—空域内插波束形成器，这种波束形成器突破了经典波束形成器的阵列结构。本文实现了这种波束形成器的算法过程，通过仿真实验说明在相同的指标要求下此算法可以较大程度的减少阵元个数，简化系统复杂性。仿真结果表明了此算法的应用价值。本文在研究了窄带信号DOA估计及DBF技术的基础上，对宽带信号DOA估计及波束形成技术进行了研究。介绍了两种经典宽带信号DOA估计算法—相干信号子空间法和旋转信号子空间法。针对传统宽带信号DOA估计中采样时间较长、采样点数过多的问题，深入研究了一种具有实际应用价值的短时聚焦算法，通过计算机仿真验证了算法的有效性，指出此算法在满足测向精度的要求下，可以明显减少采样时间，提高测向速度，同时指出此算法的不足之处是在聚焦过程中运算量较传统算法加大。最后简要介绍了宽带信号的DBF技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究历史及发展现状
• 1.3 本文的主要内容和章节安排
• 第二章 信号模型与阵列模型
• 2.1 窄带信号模型
• 2.2 宽带信号模型
• 2.3 阵列模型
• 2.3.1 任意阵列
• 2.3.2 均匀线阵
• 2.3.3 均匀圆阵
• 第三章 窄带信号 DOA估计及 DBF技术
• 3.1 引言
• 3.2 窄带信号 DOA估计
• 3.2.1 多重信号分类算法
• 3.2.2 信源个数估计
• 3.2.3 阵列误差及其建模
• 3.2.4 经典阵列误差校正技术
• 3.3 窄带信号 DBF技术
• 3.3.1 Bartlett波束形成
• 3.3.2 Capon波束形成
• 3.4 一种新的DBF技术
• 3.4.1 原型波束形成器
• 3.4.2 空域内插波束形成器
• 3.4.3 算法步骤
• 3.4.4 算法验证
• 3.4.5 算法总结
• 3.5 本章小节
• 第四章 宽带信号 DOA估计及 DBF技术
• 4.1 引言
• 4.2 宽带信号 DOA估计
• 4.2.1 基于相干信号的处理方法
• 4.2.2 旋转信号子空间算法
• 4.2.3 短时聚焦算法
• 4.3 宽带信号 DBF技术
• 4.3.1 常规宽带波束形成
• 4.3.2 频域频率不变 DBF
• 4.4 本章小节
• 第五章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果