宽带信号DOA估计算法及测向模糊问题研究(可复制论文).pdf

产生方法一相关法。摘要宽带信号由于具有抗干扰能力强、分辨率高、目标回波携带的信息量大,与背景噪声相关性弱等特点,有利于目标检测、参量精确估计和目标特征提取,已在雷达、声纳、地震勘探、射电天文等众多领域得到了广泛的应用,如超宽带合成孔径雷达、高距离分辨雷达、宽带低截获概率雷达等。随着宽带信号的广泛应用,对其波达方向的估计越来越受到普遍关注。本文将主要致力于宽带阵列信号处理中的估计算法和测向模糊问题的研究,具体的研究工作与创新之处有以下几个方面:凼隽嘶谙喔尚藕抛涌占惴ê头窍喔尚藕抛涌占惴的宽带信号兰品椒ǎü抡媸笛槎云渲腥志劢顾惴ǖ墓兰凭ǘ群头辨力等性能进行了对比。芯苛丝泶藕耪罅辛餍蔚奶氐悖菪藕牌德视胝笤<渚嘞喽员浠特点,将频率变化引起的阵列流形变化等效为阵元间距的变化,从而提出利用“虚拟阵列锌泶藕臘估计的思想。苯永闷德屎驼笤<渚嘞喽员浠奶氐悖岷鲜疽馔挤治觯岢龅谝种虚拟阵列产生方法——移相法;通过对窄带数据求互相关,构造出了包含信息的矩阵的表达式,即虚拟阵列的协方差矩阵,提出第二种虚拟阵列粤街中槟庹罅蠨估计方法的性能进行了理论分析和仿真实验,表明该方法可估计的宽带信号鍪嘤谡笤J晃扌韫乖炀劢咕卣螅蟠蠹跣了计算量,并且实际阵元间距不受空间采样定理限制,可有效提高估计性能和减小阵元之间的互耦影响。芯苛苏罅胁庀蛑械牟庀蚰:侍猓永砺鄯治龊头抡媸笛榱椒矫娑猿用阵列形式的模糊情况做了比较,并给出具有实际意义的结论。在阵元个数相同、阵列孔径一致以及考察方向为全向的条件下,对比各个阵列的测向模糊和精度,最终得到圆阵为最优阵列形式的结论。关键词:宽带信号,阵列信号处理,到达角估计,测向模糊中文摘要
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第一章绪论概述研究背景和意义阵列信号处理是空域信号分析和处理的一种重要手段,在近年来得到迅速发展,其应用涉及雷达、通信、声纳、地震、勘探、射电天文以及生物医学工程等众多军事及国民经济领域。阵列信号处理是将多个传感器设置在空间的不同位置组成传感器阵列,并利用这一阵列对空间信号场进行接收嗟悴⑿胁裳和处理,目的是提取阵列所接收的信号及其特征参数,同时抑制干扰和噪声或不感兴趣的信息。阵列信号处理与一般的信号处理方式不同,因为其阵列为按一定方式布置在空间不同位置上的传感器组,主要是利用信号的空域特性来增强信号及有效提取信号空域信息。因此,阵列信号处理也常称为空域信号处理。与传统的单个定向传感器相比,阵列信号处理具有灵活的波束控制、高的信号增益、极强的抗干扰能力及高的空间分超辨能力等优点,因而受到了人们极大的关注,因此相关的研究工作不断发展和深入,其应用范围也不断扩大。同时随着微电子技术、数字信号处理技术、并行处理技术的迅猛发展,阵列信号处理的理论和实际应用也得到迅速发展。信号的波达方向估计是阵列信号处理的一个重要研究方向,它侧重于研究空间多传感器阵列所构成的处理系统对感兴趣的空间信号的多种参数进行准确估计的能力,其主要目的是估计信号的空域参数或信源位置,这也是雷达、通信、声纳等许多领域的重要任务之一。理论上,该技术可以大大改善在系统处理带宽内空间信号的角度估计精度、角度分辨力及其他相关参数精度,因而在雷达、通信、声纳等众多领域有极为广阔的应用前景。在传统的阵列信号处理系统中,主要是针对窄带信号进行处理。目前关于阵列窄带信号的高分辨算法已比较成熟,窄带阵列探测系统已广泛应用于军事及民用等领域。但是,随着信号处理技术的发展,信号环境日趋复杂,信号形式多样,信号密度日渐增大,信号频率分布范围不断拓宽,使信号在空域和频域上分布范
围和密度大大增加,窄带阵列探测系统的缺点逐渐显示出来。宽带信号由于具有抗干扰能力强、分辨率高、目标回波携带的信息量大,与背景噪声相关性弱的特点,有利于目标检测、参量精确估计、目标特征提