共形阵列误差校正及DOA估计方法研究

摘要

共形阵列在雷达、声呐、无线通信等领域有着广阔的应用前景,已成为阵列信号处理领域的热点和难点之一。本论文针对共形阵列波达角( Direction of Arrival,DOA)估计问题进行讨论,以共形阵列误差校正为主要研究内容,在共形阵列的导向矢量建模、幅相误差校正、互耦误差校正、快速DOA估计算法等关键技术上进行了研究。主要工作包括:
　　(1)研究了共形阵列的接收数据模型,针对共形阵列中各天线单元方向图存在差异的特点,建立了共形阵列导向矢量模型。
　　(2)针对传统幅相误差校正算法应用于共形阵列时难以实时完成的问题,将虚拟内插变换方法应用于共形阵列的幅相误差校正中,提出了一种共形阵列快速幅相误差校正方法,将误差校正时间缩短了两个数量级。
　　(3)针对共形阵列互耦模型复杂,难以实现互耦误差校正的问题,推导出了圆台共形阵列的互耦矩阵模型,并在此基础上提出两种互耦误差校正方法。所提算法具有较低的信噪比门限,可以实现圆台共形阵列存在互耦误差时的信源波达角估计。
　　(4)研究了共形阵列的快速DOA估计算法,将虚拟内插变换方法引入到共形阵列中,建立了半球共形阵列到虚拟矩形阵列和虚拟十字阵列两种变换关系,并对两种方式在DOA估计、波束形成、运算复杂度等方面的性能进行了分析对比和仿真验证。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2共形阵列误差校正及DOA估计方法研究历史与现状

1.3本文内容安排

第二章 共形阵列信号模型

2.1引言

2.2共形阵列接收数据模型

2.3小结

第三章 阵列误差模型及校正算法

3.1引言

3.2阵列误差模型

3.3阵列误差影响及校正

3.4小结

第四章 共形阵列幅相误差校正

4.1引言

4.2基于虚拟内插的联合迭代自校正算法

4.3仿真实验

4.4小结

第五章 共形阵列互耦误差校正

5.1引言

5.2圆台共形阵列互耦模型

5.3互耦校正的数学基础

5.4圆台共形阵列互耦矩阵分解模型

5.5互耦参数与DOA联合估计

5.6解的存在性分析

5.7仿真实验

5.8小结

第六章 共形阵列快速DOA估计方法

6.1引言

6.2快速DOA估计方法

6.3半球阵列的两种内插方式

6.4仿真实验

6.5小结

第七章 总结与展望

7.1总结

7.2工作展望

致谢

参考文献

作者在读期间的研究成果

附录A

附录B