四维天线阵的低副瓣自适应波束形成和DOA估计研究

摘要

阵列信号处理的两个主要研究方面分别是自适应波束形成和波达方向角(DOA)估计。本文主要分析了基于四维天线阵的低副瓣自适应波束形成与DOA估计。本文的工作内容如下: 第一，四维天线阵的低副瓣自适应波束形成。首先，利用狼群算法优化时序实现低副瓣的谐波自适应波束。其次，利用狼群算法优化时序和加权矢量实现低副瓣的波束空间自适应波束。最后，在改进的开关结构基础上实现基波自适应波束形成，然后利用狼群算法优化改进开关结构的时序实现低副瓣的基波自适应波束。 第二，基于压缩感知的四维天线阵DOA估计。基于协方差矩阵稀疏表示的未知源数四维天线阵DOA估计通过求解四维天线阵协方差向量的稀疏系数来估计角度，该算法在不需要提前知道信号源个数时就能获取精确的DOA估计。基于加权L1范数奇异值分解算法的四维天线阵DOA估计首先构造四维天线阵的稀疏表示模型，然后由SVD分解对接受数据矩阵进行降维处理，接着利用信号子空间和噪声子空间正交性构造的加权矩阵对L1范数约束模型作加权约束获得更好的稀疏解，从而有效抑制伪峰，实现精确的DOA估计。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1研究背景及意义

1．2研究历史和现状

1．3论文内容与结构安排

2四维天线阵的基本原理

2．1引言

2．2四维天线阵的基本结构

2．3四维天线阵的方向性系数、效率和增益

2．3．1四维天线阵的方向性系数

2．3．2四维天线阵的效率

2．3．3四维天线阵的增益

2．4四维天线阵的时间调制方式

2．4．1可变口径尺寸时间调制方式

2．4．2单向相位中心移动时间调制方式

2．4．3双向相位中心移动时间调制方式

2．5本章小结

3四维天线阵的低副瓣自适应波束形成

3．1引言

3．2低副瓣的谐波自适应波束形成

3．2．1狼群算法

3．2．2谐波自适应波束形成基本原理

3．2．3低副瓣的谐波自适应波束形成

3．3．4数值算例

3．3低副瓣的波束空间自适应波束形成

3．3．1波束空间自适应波束形成基本原理

3．3．2低副瓣的波束空间自适应波束形成

3．3．3数值算例

3．4低副瓣的基波自适应波束形成

3．4．1基波自适应波束形成基本原理

3．4．2低副瓣的基波自适应波束形成

3．4．3数值算例

3．5本章小结

4基于压缩感知的四维天线阵DOA估计

4．1引言

4．2压缩感知基本理论

4．3基于协方差矩阵稀疏表示的未知源数四维天线阵DOA估计

4．3．1稀疏表示模型

4．3．2基于协方差矩阵稀疏表示的未知源数四维天线阵DOA估计原理

4．3．3数值算例

4．4基于加权L1范数奇异值分解算法的四维天线阵DOA估计

4．4．1稀疏表示模型

4．4．2基于加权L1范数奇异值分解算法的四维天线阵DOA估计原理

4．4．3数值算例

4．5本章小结

5总结与展望

5．1全文内容总结

5．2后续展望

致谢

参考文献

附录