本文關(guān)鍵詞：基于非均勻陣列的波束空間DOA估計(jì)研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代無線技術(shù)的不斷發(fā)展,使得智能天線、多輸入多輸出系統(tǒng)、雷達(dá)、聲吶等技術(shù)水平得以不斷提高,而這些技術(shù)都對(duì)波達(dá)方向(DOA)估計(jì)提出了更高的要求,因此DOA估計(jì)成為了當(dāng)今學(xué)者研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。其中非均勻陣列和均勻陣列相比具有陣元數(shù)量小,方向圖可調(diào)節(jié)的特點(diǎn),成為DOA估計(jì)的研究熱點(diǎn)；波束空間預(yù)處理則可以降低所需處理信號(hào)維數(shù),提高信噪比門限,也屬于DOA估計(jì)的重要研究課題。本文將非均勻陣列和波束空間預(yù)處理結(jié)合進(jìn)行了一些有益的研究,概括如下：首先,基于一維Butler網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了波束空間DOA估計(jì),將天線陣列接收到的信號(hào)通過Butler網(wǎng)絡(luò)形成波束空間信號(hào),再?gòu)牟ㄊ臻g信號(hào)中選擇若干信號(hào)運(yùn)用MUSIC算法進(jìn)行DOA估計(jì)。該技術(shù)可以使用現(xiàn)成的Butler網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)向,誤差比傳統(tǒng)方法��；與MUSIC方法相比計(jì)算量和信噪比門限較低；當(dāng)陣元間距大于半波長(zhǎng)時(shí),由Butler網(wǎng)絡(luò)的特性可以消除偽峰的影響,仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的正確性。接著,研究了一種基于非均勻線陣的最優(yōu)化波束空間DOA估計(jì)算法。使用粒子群算法設(shè)計(jì)了一種具有平坦陡峭波束增益的非均勻線陣用于抑制干擾信號(hào),并采用最優(yōu)化波束空間技術(shù)設(shè)計(jì)了波束變換矩陣用于達(dá)到較高的DOA分辨精度。仿真實(shí)驗(yàn)表明該算法和MUSIC算法相比具有更高的信號(hào)判斷成功概率,并且具有濾除干擾信號(hào)的能力。然后,基于一種4臂對(duì)數(shù)螺旋雙極化天線陣列運(yùn)用波束空間技術(shù)進(jìn)行了DOA估計(jì)。該天線陣列具有窄主瓣、低副瓣的方向圖,因此具有較高的分辨率；天線單元采用等邊三角形微帶雙極化天線,從而具有極化分集的能力；構(gòu)造出一種基于雙極化天線陣列的波束空間預(yù)處理的技術(shù),對(duì)該陣列進(jìn)行了DOA估計(jì)。比較仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)該算法具有比其他算法更高的分辨率。最后,通過保角變換將4臂對(duì)數(shù)螺旋陣變換為均勻矩形陣,利用ESPRIT算法進(jìn)行了DOA估計(jì)。仿真實(shí)驗(yàn)證明了基于保角變換的ESPRIT算法的正確性。
【關(guān)鍵詞】：波達(dá)方向(DOA)估計(jì) 非均勻陣列 波束空間 對(duì)數(shù)螺旋 保角變換
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN911.23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題背景及意義背景9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展動(dòng)態(tài)10-15
• 1.2.1 非均勻陣列綜合的發(fā)展動(dòng)態(tài)10-11
• 1.2.2 波束空間預(yù)處理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)11-13
• 1.2.3 本文的主要工作及章節(jié)安排13-15
• 參考文獻(xiàn)15-19
• 第二章 DOA估計(jì)與波束空間理論19-34
• 2.1 陣元空間DOA估計(jì)19-27
• 2.1.1 窄帶信號(hào)模型19-21
• 2.1.2 天線陣列模型21-22
• 2.1.3 信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性22-24
• 2.1.4 DOA估計(jì)方法24-27
• 2.1.5 仿真分析27
• 2.2 波束空間DOA估計(jì)27-32
• 2.2.1 波束空間預(yù)處理模型28-30
• 2.2.2 波束空間信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性30
• 2.2.3 波束空間預(yù)處理DOA估計(jì)的克拉美羅界30-31
• 2.2.4 波束變換矩陣的性能指標(biāo)31-32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 參考文獻(xiàn)33-34
• 第三章 基于一維Butler網(wǎng)絡(luò)的波束空間DOA估計(jì)34-42
• 3.1 均勻線陣的Butler網(wǎng)絡(luò)34
• 3.2 Butler網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型34-36
• 3.3 基于Butelr網(wǎng)絡(luò)的波束空間DOA估計(jì)36-40
• 3.4 本章小節(jié)40-41
• 參考文獻(xiàn)41-42
• 第四章 基于非均勻線陣的最優(yōu)化波束空間DOA估計(jì)42-51
• 4.1 最優(yōu)化波束形成42
• 4.2 波束變換矩陣增益42-43
• 4.3 陣列間距的粒子群優(yōu)化43-46
• 4.4 DOA估計(jì)的仿真46-48
• 4.5 本章小結(jié)48-50
• 參考文獻(xiàn)50-51
• 第五章 基于對(duì)數(shù)螺旋雙極化天線陣列的波束空間DOA估計(jì)51-62
• 5.1 4臂對(duì)數(shù)螺旋天線陣列的設(shè)計(jì)51-54
• 5.2 等邊三角形微帶雙極化天線單元的設(shè)計(jì)54-56
• 5.3 波束空間預(yù)處理56
• 5.4 基于4臂對(duì)數(shù)螺旋雙極化定向天線陣列的波束空間DOA估計(jì)56-59
• 5.4.1 基于雙極化定向天線的信號(hào)接收模型57-58
• 5.4.2 陣列的波束空間DOA估計(jì)58-59
• 5.5 本章小結(jié)59-61
• 參考文獻(xiàn)61-62
• 第六章 基于對(duì)數(shù)螺旋陣列的ESPRIT的DOA估計(jì)62-73
• 6.1 保角變換62-63
• 6.2 ESPRIT算法63-64
• 6.3 對(duì)數(shù)螺旋陣列的ESPRIT估計(jì)64-70
• 6.4 本章小結(jié)70-71
• 參考文獻(xiàn)71-73
• 第七章 總結(jié)與展望73-75
• 7.1 全文工作總結(jié)73
• 7.2 未來工作展望73-75
• 致謝75-77
• 作者簡(jiǎn)介77-78

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