基于子空间分析的DOA估计算法研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文基于子空间分析的DOA估计算法研究作者姓名：指导教师：马永阳李刚教授浙江工业大学信息工程学院2013年3月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterDOAESTn刀嗡TIONALGORITHMSBASEDONSUBSPACEAPPROACHCandidate：YongYangMaAdvisor：Prof．GangLiCollegeofInformationEngineeringZhejiangUniversit

2、yofTechnologyMar2013浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。储签名璐纠眺啪月穹日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印

3、件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本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和汇编本学位论文。本学位论文属于作者签名：导师签名：1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密留／(请在以上相应方框内打”√”)器垮日期：叫弓年·月哕日浙江工业大学硕士学位论文AWGNCBFDoADOAMESPRITEVDFBSSFSSLSMLMUSICMVDRPMRSⅣ匝SNRSVDTLSWSF符号说明AdditiveWlliteGaussianNoiseConventionalBea

4、mFormingDirectionOfArrivalDOAMatrixEstimatingSignalParame—tersviaRotationalInvarianceTechniquesEigenValueDecompositionForwardandBackwardSpa—tialSmoothingForwardSpmialSmoothingLeastSquareMaximumLikeUhoodMUltipleSignalClassifica—tionMinimumVarianceDistor．tionlessResponsePr

5、opagatorMethodRootMeanSquareErrorSignaltONoiseRatioSingularValueDecomposi—tionTotalLeastSquareWeightedSubspaceFitting加性高斯白噪声常规波束形成波达方向波达方向矩阵借助旋转不变技术估计信号参数特征值分解前后向空间平滑前向空间平滑最小二乘最大似然多重信号分类最小方差无畸变响应传播算子方法均方根误差信噪比奇异值分解总体最小二乘加权子空间拟合注：除有特殊说明，文章公式中的大写字母表示矩阵，小写字母表示向量或标量。浙江工业大学硕士

6、学位论文基于子空间分析的DoA估计算法研究摘要波达方向(DirectionofArrival，DOA)估计侧重研究空间中多个传感器阵列构成的处理系统对空间信号参数的估计能力。它的基本目的是确认同时处在空间某一区域内的多个感兴趣信号的空间位置，即各信号到达阵列参考阵元的角度。对DOA估计算法的研究，理论上可以大大提高系统处理带宽内空间信号的角度估计精度，降低信号处理的运行时间。本文重点研究了基于子空间分析的DOA估计算法，旨在提高算法的估计精度及降低算法的运算复杂度，具体研究内容及贡献如下：1．通过数学建模，建立了传感器阵列结构模型及其相

7、应的数学模型，并在此基础上介绍了研究过程中所需的一些理论知识。2．学习研究了常见的子空间类算法，其中包括MUSIC算法，ESPRIT算法及相关改进算法，并对相应的算法进行了MATLAB仿真分析、比较。同时，着重研究了一种快速的子空间算法一PM算法，为后续二维研究做铺垫。3．在相干信源DOA估计上，分析了传统的空间平滑类算法，针对空间平滑类算法不能有效利用阵列孔径的问题，提出了一种改进的矩阵重构算法。在该算法中，我们将阵列接收数据的相关矩阵进行了数据重排并用其构造满秩的HermitianToeplitz矩阵来实现解相干。为提高算法的估计精

8、度和降低运算复杂度，算法还引入了共轭重排和实值化思想。MATLB仿真实验结果表明，提出的矩阵重构算法能有效地利用阵列孔径，且相比于空间平滑算法有更优异的估计性能。4．在二维DOA估计上，给出了基于L型阵列模