阵列误差条件下的doa估计

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1、分类号TN911.7密级公开UDC621.39学位论文编号D-10617-308-(2016)-01199重庆邮电大学硕士学位论文中文题目阵列误差条件下的DOA估计英文题目DOAestimationinthepresenceofarrayperturbations学号S130101236姓名赵陆明学位类别工学硕士学科专业通信与信息系统指导教师于秀兰副教授/刘宏清教授完成日期2016年4月10日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要波达方向(DirectionofArrival,DOA)估计技术是阵列信号处理领域的研究

2、热点之一。本文基于压缩感知的相关理论，利用DOA在空域的稀疏性和稀疏矩阵估计方法实现对误差的校正。主要工作分为两部分：第一方面，主要是对阵列误差进行补偿。常见的阵列误差主要有通道幅相误差、阵元互耦误差和阵元位置误差等三种，这些误差的存在会使理想情况下的阵列流型发生改变，从而会导致传统的DOA估计性能严重下降，甚至完全失效。第二方面，主要是解决off-grid问题。本文主要的DOA估计方案是采用其空域稀疏性完成的，针对不可避免的off-grid问题，提出了一种联合估计方法。首先，针对上述提到的阵列误差校正问题，本

3、文研究与分析了上述三种典型阵列误差条件下的DOA估计问题，并提出了一种阵列误差条件下的DOA估计校正算法。主要贡献如下：对各种误差的分析能够发现，所有的阵列误差都可以用其各自的误差矩阵来表述。关于这个误差矩阵的一个重要特性就是它们是稀疏矩阵，这样就可以利用稀疏矩阵估计的方法来完成误差的校正工作，再结合DOA在空域的稀疏性，可以得到一个联合的DOA估计和误差校正算法。为了有效的解决这个问题，提出了一个两步迭代的算法。其次，通过对DOA的空域稀疏研究发现，如果利用离散稀疏基来描述DOA，就不可避免的存在off-gr

4、id问题。这个问题指的是无论如何增加稀疏基，真实的DOA总有可能不落在离散点上。显而易见，如果不处理这个问题，DOA的估计性能将会下降。针对这个问题，提出了一种联合的DOA估计方法。在其中，将真实DOA分为整数部分(其落在离散点上)和小数部分(其不落在离散点上)，通过对整数和小数部分的联合估计，从而实现波达角的估计。最后，通过模拟仿真与现有方法对比，验证所提阵列误差校正算法和off-grid算法的有效性。关键词：空间谱估计，阵列误差，稀疏性，联合估计，off-gridI重庆邮电大学硕士学位论文AbstractT

5、hedirectionofarrival(DOA)estimationhasalwaysbeenahotresearchtopic.Basedonthetheoryofcompressedsensing,thisthesisovercomethearrayperturbationcompensationbyutilizingthesparsepropertyoferrormatricesandDOAsinthespatialdomain.Themaincontributionsaretwofold.First,

6、theDOAestimationprobleminthepresenceofarrayperturbationsisaddressed.Thetypicalarrayperturbationsincludegainandphaseerror,mutualcoupling,andsensorlocationerror.TheDOAestimationperformancewillobviouslydegradeiftheyarenothandledwell.Second,theinherentoff-gridis

7、sueisstudiedsincetheDOAestimationinthisworkisdiscretedictionarybased.Toovercomethisproblem,ajointestimationapproachisdeveloped.Intheworkofarrayperturbationcompensation,itisnotedthatthearrayperturbationsincludinggainandphaseerror,mutualcoupling,andsensorlocat

8、ionerrorcanberepresentedbytheircorrespondingerrormatrices.Theinterestingpropertyoftheerrormatricesisthattheyaresparse.Therefore,thearrayperturbationcompensationcanberealizedbysparsematrixcomplet