矢量共形阵列DOA与极化参数联合估计算法研究

摘要

论文研究了一种有利于在FPGA+DSP架构上工程实现的矢量共形阵列DOA与极化参数联合估计算法。
　　首先，针对矢量共形阵列与传统阵列的差异，分别从矢量阵列和共形阵列的角度对极化和欧拉旋转变换做了简单介绍，并在此基础上研究了矢量阵列和共形阵列接收电磁信号的数学模型。
　　第二，针对矢量阵列接收信号参数估计数学选模问题，论文研究了“基于MUSIC算法的矢量阵列接收信号参数估计方法”和“基于矢量叉乘算法的矢量阵列接收信号参数估计方法”，通过计算机仿真比较了两种方法的性能后，确定矢量阵列接收信号参数估计数学建模选取MUSIC算法模型；针对共形阵列的“遮蔽效应”，首先研究了传统文献通常会采用的“子阵划分方法”，通过分析指出该方法存在人为降低阵列孔径的问题。然后针对该问题，研究了“基于方向图能量检测构造动态子阵方法”的共形阵列接收信号参数估计算法。通过计算机仿真，验证了“基于方向图能量检测构造动态子阵方法”能够很好的解决“子阵划分方法”存在的问题，并且在参数估计性能上也有所改善。
　　第三，在第二章研究的基础上，进一步研究了“基于方向图能量检测构造动态子阵与四维搜索方法的矢量共形阵列接收信号DOA与极化参数联合估计算法”，由于需要进行四维搜索，该方法存在运算量巨大的问题。针对该问题，论文进一步研究了“基于方向图能量检测构造动态子阵与子空间方法的矢量共形阵列接收信号DOA与极化参数联合估计算法”，该算法对DOA与极化参数的估计分三步。第一步将极化参数和DOA参数进行解耦；第二步，针对圆柱、圆锥和圆台一类的特殊几何体，通过寻找旋转不变关系，盲估计俯仰角和方位角；第三步，通过MUSIC二维搜索算法估计极化幅角和极化相角。该算法能够在保证参数估计的精度同时，大大降低运算量。
　　第四，针对基于方向图能量检与子空间方法的矢量共形阵列接收信号DOA与极化参数联合估计算法的工程实现问题，论文给出了该算法在FPGA+DSP架构上工程实现的功能流程图和整体实现框图。论文最后，结合算法特性研究了基于正弦函数周期性的二维搜索结果复用方法，该方法理论上可以节约12.5％的硬件计算资源。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要内容和结构安排

第二章 矢量共形阵列信号处理基础知识

2.1 矢量阵列

2.2 共形阵列

2.3 小结

第三章 矢量阵列与共形阵列接收信号参数估计算法研究

3.1 概述

3.2 基于长矢量数学模型的矢量阵列接收信号参数估计

3.3 基于子阵划分的共形阵列接收信号参数估计

3.4 基于方向图能量检测构造动态子阵的共形阵列接收信号参数估计

3.5 小结

第四章 矢量共形阵列DOA与极化参数联合估计算法研究

4.1 概述

4.2 基于方向图能量检测与四维搜索方法的参数联合估计算法研究

4.3 基于方向图能量检测与子空间方法的参数联合估计算法研究

4.4 矢量共形阵列接收信号参数联合估计算法工程实现

4.5 小结

第五章 全文总结与下一步工作

5.1 全文总结

5.2 下一步工作

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果