基于极化测量的目标DOA估计算法研究.pdf

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1、基于极化测量的目标DOA估计算法研究姜亚龙2015年1月中图分类号：TN914.42UDC分类号：621.3基于极化测量的目标DOA估计算法研究作者姓名姜亚龙学院名称信息与电子学院指导教师崔嵬教授答辩委员会主席张群英教授申请学位工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月ResearchofDirection-Of-ArrivalEstimationbasedonPolarimetricMethodsCandidateName:YalongJiangSchoolorDepartment:Informationand

2、ElectronicsFacultyMentor:Prof.WeiCuiChair,ThesisCommittee:Prof.QunyingZhangDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor:InformationandCommunicationEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注

3、和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要为了实现对空间电磁信号到达方向和极化参数的估计，需要实现以下几种关键技术：主波束对准技术、极化参数匹配的技术以及极化敏感阵列信号处理的技术。本文对天线极化特性、极化参数匹配方法以及阵列结构进行了分析；并着重针对极化敏感阵列信号处理的算法进行了创新性的研究，详细讨论了压缩感知算法的改进方案以及适用于有色噪声

4、问题的信号处理方法。本文首先介绍了电磁波极化的概念，并对空间电磁波的极化特性以及天线振子的极化特性进行了简要分析。接下来文章研究了收发天线匹配、失配原理以及匹配的方法，并确定了接收阵元的种类。在分析单个阵元接收情况的基础上，本文进一步分析了阵列布局对参数估计性能的影响，从而确定了阵列的布局，并结合阵元的结构建立了信号处理的数学模型。在此基础上，本文研究了信号处理的方法。首先考虑利用压缩感知方法替代传统方法，并详细分析了压缩感知方法的适用条件、运算量和求解精度。接下来文章对基本压缩感知算法进行了改进，这种改进包括提高运算速度(比如改进的梯度下降算法)，

5、也包括降低估计偏差(比如归一化梯度下降算法)。文章中的仿真分析说明这种改进后的压缩感知算法与传统方法相比，在估计精度和运算量上具有优势。本文的另一重点就是对有色噪声影响下信号处理方法的研究，这一部分包含了对现有方法存在问题的分析以及相应的解决办法(即基于归一化梯度下降算法的信号参数估计方法)。另外，本文对压缩感知算法进行了利于实现的优化并简要分析了系统的实现方案。最后，我们对本文的工作进行了总结，并提出了需要进一步研究的问题。关键词：极化敏感阵列；阵列布局；压缩感知；有色噪声；优化。IAbstractThere’sseveralkeytechniqu

6、esinestimatingthedirectionsofarrival(DOA)aswellaspolarimetricparametersofarrivingsignals:beamalignment,matchingofpolarimetricparametersandthesignalprocessingtechniquesbasedonpolarizationsensitivearray.Inthispaper,wemainlystudythepolarizationstatesofantennas,thewayofmatchingbetw

7、eenantennasandsignals,andthearrayconfiguration.Astothesignalprocessingtechniquesbasedonpolarizationsensitivearrays,wecarryoutinnovativeresearches.What’smore,wediscusstheimprovementsinthealgorithmsbasedoncompressedsensingaswellasthesignalprocessingtechniquesincolorednoise.Firstl

8、y,thepaperintroducesthedefinitionofpolarizationandbrie