基于空域矩阵预滤波的DOA估计

摘要

空域滤波方法与目标方位估计方法是阵列信号处理领域的两个重要研究内容，已广泛应用于声呐与雷达等领域中。空域滤波器能够抑制空间不感兴趣扇面内的干扰和噪声，并使感兴趣方位内的信号通过，引起了研究学者们的广泛关注。本文针对空域滤波与目标方位估计，进行了以下研究。
　　首先，在阵列信号数学模型的基础上，研究了空域矩阵滤波器设计的三种准则，并给出了相应的求解方法。通过仿真分析可知，矩阵滤波器能够使得感兴趣方位的信号无失真通过，并抑制其他方位的干扰与噪声，从而降低了信号分辨的门限值。另外，阵元数、通带中心位置、通带大小等参数的变化会对滤波器性能造成影响，因此需要根据实际情况恰当地选择滤波器的各项参数。
　　其次，常规的目标方位估计方法具有稳健性差、信噪比门限较高等缺点，基于此，本文采用空域矩阵滤波器作为预处理器进行目标方位估计，有效改善了目标方位估计的性能。由仿真结果可知，与常规的目标方位估计方法相比，空域矩阵预滤波目标方位估计方法可以有效地抑制空间干扰，具有较低的信号分辨门限，提升了通带内信号的方位估计分辨性能。
　　最后，本文提出了一种基于非均匀线阵的矩阵滤波器。该滤波器是通过遗传算法而得到的一种最优非均匀线阵矩阵滤波器，能够作为预处理器用于目标方位估计当中。仿真结果表明，该非均匀线阵矩阵滤波器具有良好的通带响应，可以使得通带信号无失真通过，并且基于该非均匀线阵的矩阵预滤波目标方位估计方法可以准确的估计出通带内信号。相比于常规的目标方位估计方法，基于该非均匀线阵预滤波的目标方位估计方法具有更优的信号方位分辨能力。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 研究历史与现状分析

1.3 本文的主要研究内容及结构

第2章 阵列信号与DOA估计

2.1 阵列信号数学模型

2.2 空间谱估计的基本原理

2.3 MUSIC估计方法的仿真分析

2.4 LS-ESPRIT估计方法的仿真分析

2.5 本章小结

第3章 窄带空域矩阵滤波器的设计

3.1空域矩阵滤波原理

3.2 空域矩阵滤波器的设计准则

3.3 空域矩阵滤波器的设计与仿真分析

3.4 本章小结

第4章 基于空域矩阵预滤波的目标方位估计

4.1 矩阵预滤波DOA估计的基本原理

4.2 波束域预滤波DOA估计的基本原理

4.3 矩阵预滤波方位估计的仿真分析

4.4 矩阵预滤波对通带扇面外干扰的抑制

4.5 本章小结

第5章 基于非均匀阵列的矩阵滤波器

5.1 遗传算法概述

5.2 基于稀疏阵列矩阵滤波器形成分析

5.3 基于遗传算法的最优非均匀矩阵滤波器原理

5.4 最优非均匀线阵矩阵滤波器仿真分析

5.5 非均匀矩阵滤波器性能分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢