基于MUSIC算法的空间谱测向方法研究

摘要

近年来，信号处理领域的阵列信号处理技术发展速度比较快，波达方向估计是阵列信号处理技术研究的一个基本方向，其在地震学、声纳、雷达、卫星等领域均有极为广泛的应用和发展。而波达方向估计领域内的高分辨波达方向估计算法最受科研人员关注。
　　经典MUSIC（多重信号分类）算法是本文研究的重点。研究过程中，全面回顾了空间谱估计技术的现状与发展史，并全面阐述了波达方向估计模型与空间谱估计的基础，以对多重信号分类算法的全面分析为前提，将多重信号的分类算法程序与基本原理提出。在计算机仿真实验基础上分析了多重信号分类算法性能。
　　运用MATLAB软件对MUSIC算法进行了仿真，通过仿真可以看出MUSIC算法具有较好的性能和较高的效率，能提供高分辨率及渐近无偏的到达角估计。研究表明MUSIC算法随着阵元数越多，快拍数越多，信噪比越高，信号入射角度差越大，算法的分辨率则越高，当阵元间距不大于载波半波长时， MUSIC算法的分辨率随着阵元间距的增多而有很大的提升，但当阵元间距大于λ/2时，空间谱除了信号源方向外在其他方向出现虚假谱峰，且在小信噪比、小的角度间隔时，MUSIC算法的估计性能严重下降。当信号相干时，仿真发现经典的MUSIC算法已经失去其有效性，而改进的MUSIC算法则能把相干信号区分开来，有效地判断出来波方向。并且改进的算法对信号DOA的估计性能也更加完善。因此改进算法的提出对DOA估计的研究在理论上和实践上都有很重要的作用。

目录

声明

摘要

1 概述

1．1 研究背景及意义

1．2 波达方向估计发展概述

1．3 论文的主要工作及内容安排

2 波达方向估计基础知识

2．1 波达方向估计原理

2．1．1 空间谱估计的系统结构

2．1．2 波达方向估计的基本原理

2．2 阵列信号波达方向估计的常用方法

2．3 影响波达方向估计结果的因素

2．4 其他相关知识

2．5 本章小结

3 MUSIC算法

3．2 波达方向估计问题中的阵列信号数学模型

3．3 阵列协方差矩阵的特征分解

3．4 MUSIC算法的原理及实现

3．5 MUSIC算法的改进

3．6 本章小结

4 MUSIC算法的波达方向估计仿真

4．1 MUSIC算法的基本仿真

4．2 MUSIC算法波达方向估计与阵元数的关系

4．4 MUSIC算法波达方向估计与快拍数的关系

4．5 MUSIC算法波达方向估计与信噪比的关系

4．6 MUSIC算法波达方向估计与信号入射角度差的关系

4．7 信号相干时MUSIC算法与改进MUSIC算法的仿真比较

4．8 本章小结

5 MUSIC算法在应用中存在的问题及解决措施

5．1 通道失配对算法的影响

5．2 干扰源数目欠估计和过估计对算法的影响

5．3 相干干扰源对算法的影响

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录A仿真源代码

攻读学位期间的研究成果