非理想环境圆阵的二维参数超分辨率估计研究

摘要

目前，大部分阵列信号处理的超分辨率估计算法研究都是基于均匀线阵，采用理想的信号和噪声模型推导出来。现实中面阵应用较多，均匀线阵的算法常常无法直接推广到面阵，必须做相应变换才能应用，甚至无法应用。因而研究非理想条件下，各种阵列形状通用的、稳健、有效的超分辨率估计算法具有十分重要的现实意义。
　　 本文首先对阵列处理技术的背景作了介绍，着重介绍了空间谱估计算法的发展历史和现状；然后详细介绍了阵列信号处理的基础理论，基本概念，以及空间谱估计原理；还介绍了三种空间信号源数估计算法，并进行了仿真分析，这是空间谱超分辨率估计的前提条件；研究了面阵的空间谱估计算法，其中相位模式空间法是经典的圆阵处理方法，该法过程复杂，计算量大，抗干扰能力差，对阵列误差敏感；时空DOA矩阵法是另一种面阵处理方法，该法对阵列误差不敏感，可用于任意阵列形状。但该算法对噪声敏感，计算量大，所需快拍数据多。仿真证实了这些特点。
　　 为消除加性高斯白噪声，提高抗干扰能力，本文首先提出将时域相关函数引入到空域相关函数中，消除算法模型中的噪声项；然后提出了时空相关矩阵法，通过构造时空相关矩阵，得到圆阵的旋转不变关系，从而应用ESPRIT算法实现圆阵的二维参数超分辨率估计；进一步推广，得到了任意阵列形状的旋转不变关系，实现了任意阵列形状的二维参数超分辨率估计，成为通用、稳健、有效的任意阵列超分辨率估计算法；考察时空相关矩阵中的全部旋转不变关系，更可估计出阵列流形，对阵列误差校正具有至关重要的意义。仿真表明，该方法不但抗干扰能力强于时空DOA矩阵法，而且所需快拍数据少，运算量小，估计性能稳定，可用于任意阵列形状。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1概述

1.2研究历史及现状

1.3发展趋势

1.4目的和意义

1.5本论文主要内容

第2章空间谱估计基础

2.1概述

2.2空间谱估计原理

2.2.1通常情况下的数学模型

2.2.2阵列模型二阶统计特性

2.3空间谱估计基础知识

2.3.1阵列的方向图

2.3.2基本原理

2.3.3波束宽度

2.3.4分辨力

2.3.5空时等效性

2.4信号源数估计

2.4.1信息论方法

2.4.2平滑秩序列法

2.4.3盖氏圆方法

2.4.4信源数估计仿真

2.5本章小结

第3章面阵的二维参数超分辨率估计

3.1概述

3.2模式空间法

3.2.1圆阵的模式空间

3.2.2模式空间虚拟均匀线阵的形成

3.2.2虚拟均匀线阵与真实均匀线阵的比较

3.3时空DOA矩阵法

3.3.1时空DOA矩阵法简介

3.3.2时空DOA矩阵法分析

3.4引入时域相关去除高斯噪声

3.5本章小结

第4章时空相关矩阵法

4.1概述

4.2旋转不变技术

4.3构造圆阵的旋转不变关系

4.4估计任意阵列参数

4.5估计任意阵列的阵列流形

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

个人简历