阵列快速DOA估计算法研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS（电子科技大学图标）论文题目阵列快速DOA估计算法研究学科专业信号与信息处理学号201021020326作者姓名林文凤指导教师魏平教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文阵列快速DOA估计算法研究（题名和副题名）林文凤（作者姓名）指导教师魏平教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业信号与信息处理提交论文日期2013.04.03论文答辩日期2013.05.17学位授予单位和日期电子科技大学2013年6月28日答

2、辩委员会主席万群教授评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据RESEARCHESONFASTSUPER-RESOLUTIONDOAESTIMATIONMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:SignalandInformationProcessingAuthor:LinWenfengAdvisor:Prof.WeiPingSchool:SchoolofElectronicEngineering万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导

3、下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：2013年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保

4、密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：2013年月日万方数据摘要摘要阵列信号处理使电子侦察系统和民用通信系统具有优异的性能，但同时也出现了一个突出的问题，就是算法复杂度高，处理速度慢，特别是对于多维参数估计。现有算法的计算复杂度很高，限制了空间谱测向技术在实际工程环境中的应用，因此开展快速空间谱测向算法的研究是很有必要的。本文旨在保证适量测向精度条件下尽可能地提高算法的运算速度，深入地研究了一维及二维快速空间谱测向算法，并取得了一些有价值的研究成果，本文的主要工作如下：（1）研究和分析了经典子空间测向算法理论及其运算量，提出开展快速DOA估计算法研究的两个思

5、路：一是采用低维搜索或者直接采用待估角闭式解的方法来代替复杂的高维搜索；二是利用计算数学实用的研究成果，摆脱原有的特征值分解对测向速度的束缚，实现高精度的快速测向算法。（2）提出了一种利用互相关矩阵的二维自动配对新算法，该算法通过充分利用新定义的L阵几何结构以及互相关矩阵，消除了附加噪声的影响，所提算法对于方位角和俯仰角的求取仅仅需要一维估计，而且还可以实现角度自动配对，减少了运算量。仿真表明所提算法优于CCM-ESPRIT，通过仿真还可以看出，所提方法解决了角度估计失败以及配对错误的问题，且在低信噪比和角度间距比较小的情况下估计效果也较好。（3）提出了一种基于特征分解的二维自动

6、配对新算法，该方法充分利用了互相关矩阵可消除附加噪声影响的特性，并结合ESPRIT与传播算子方法的优点，不需进行谱峰搜索，且只需对一个低维矩阵进行特征值分解，极大地减少了运算负担。所提算法利用特征值求取俯仰角，利用相应的特征向量构造出的虚拟阵列响应矩阵求取与俯仰角配对的方位角，实现了方位角和俯仰角的自动配对。通过大量的仿真实验证明了算法的有效性，所提方法在低信噪比，小快拍数和角度间距比较小的情况下性能良好。所提算法较好地协调了运算量和DOA估计性能的矛盾，具有工程实用性。（4）深入地研究了阵列一维快速DOA估计算法，并通过大量的仿真实验对比与运算量分析，给出了一维快速DOA估计算

7、法实用的研究结论：在二维空间中进行一维快速DOA估计时，若已知信号的波形，为实现高精度快速测向，建议使用MSWF类快速测向算法；而当入射信号的波形不知道时，建议采用PM类快速I万方数据摘要算法实现快速DOA估计。（5）深入地研究了阵列二维快速DOA估计算法，分别从阵型结构，快速2-DDOA估计算法及角度配对算法三个方面开展研究，并给出二维快速DOA估计算法实用的研究结论：在三维空间中进行二维快速DOA估计时，若只要求运算量尽量小而对精度要求不太高时，建议采用JADECCM算法实现