基于目标源传播相移差分技术的阵列DOA估计方法研究

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1、分类号：TN911.7单位代码：10183研究生学号：2015522055密级：公开基于目标源传播相移差分技术的阵列吉林大学硕士学位论文（学术学位）DOA估计方法研究基于目标源传播相移差分技术的阵列DOA估计方法研究ArrayDirectionofArrivalEstimationbasedonDifferenceOperationonPhase-shiftofSourceSignals张正作者姓名：张正超超专业：信号与信息处理研究方向：阵列信号处理吉林指导教师：姚桂锦副教授大学培养单位：通信工程学院2018年6月—————————————————————————————————

2、基于目标源传播相移差分技术的阵列DOA估计方法研究—————————————————————————————————ArrayDirectionofArrivalEstimationbasedonDifferenceOperationonPhase-shiftofSourceSignals作者姓名：张正超专业名称：信号与信息处理指导教师：姚桂锦副教授学位类别：工学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不

3、在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文

4、数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：信号与信息处理论文题目：基于目标源传播相移差分技术的阵列DOA估计方法研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市南湖大路5372号吉林大学南湖校区1教209室（130012）作者联系电话：15567489778摘要基于目标源传播相移差分技术的阵列DOA估计方法研究以各类传感器阵列作为器件基础的阵列信号处理是近三四十年以来飞速发展的现代信号处理技术，波达方向估计（Di

5、rectionofArrival，DOA）是阵列信号处理的一个重要研究内容，是描述、定位、识别和追踪被测目标或未知信源的基础和关键环节，广泛应用于雷达、声纳、无线通信、地质勘探等很多工程领域，是一个既有重大国家国防安全需求、又有多样性民用和民生价值的研究课题。本文首先介绍了阵列信号处理的窄带信号数学模型和阵列结构模型，在此基础上，调研了经典的DOA估计算法，包括MUSIC、root-MUSIC、ESPRIT、空间平滑MUSIC和基于Toeplitz矩阵的MUSIC改进（ImprovedMultipleSignalClassification，IMUSIC）算法，并对各种算法性能进

6、行仿真分析。现有DOA估计算法主要是基于外部信源以及传感器噪声的信号特性提出的，而信源与传感器噪声的信号特性在实际中往往未知，因此现有算法易出现信号假设和实际情况失配或冲突，算法适应性不强的问题；同时对于复杂环境（如多维阵列、色噪声背景）下的波达方向估计，信号模型建模困难，算法复杂笨拙；此外，由于现有算法往往涉及到EVD或者SVD运算，运算量和耗时较大。针对现有波达方向估计算法的上述问题或局限，本文以一维均匀线性阵列模型作为研究对象，提出了一种同时适用于独立信源和相干信源的基于目标源传播相移差分的DOA估计方法。阵列信号处理的物理基础是传感器阵元在空间上的有序设置,信源到达各传感

7、器阵元的相移因这种有序设置而产生有规律的变化，这是传感器阵元有序设置诱导出的阵列物理属性，根据一维均匀线阵信源传播相移随传感器阵元位置角标线性变化这一特点，我们通过对阵列中相邻阵元的目标源传播相移进行差分操作，推导出了一维均匀线阵下的DOA估计矩阵方程，依据矩阵方程待求系数函数形式特点，提出了一维均匀线阵信源角度所满足的一元首一多项式，把一维均匀线阵DOA估计表示为一元首一多项式寻根问题，根据信源数目不同，提出信源角度解析求解方法和数值寻根方法。最后，本文通过仿真实验分析了DOA