陣列誤差校正與分布式信號源測向技術研究.pdf

1、在陣列信號處理領域,波達方向(Direction Of Arrival,DOA)估計是一項熱門的研究課題,也是雷達、聲吶、移動通信和生物醫(yī)學等系統(tǒng)的重要任務之一。大多數(shù)傳統(tǒng)的DOA估計算法都是以陣列通道間不存在幅相誤差、陣列的陣元位置精確已知和信號模型為點目標或者點信號源的理想假設為前提的。在實際情況下,這些假設很難滿足,使得算法的性能嚴重下降。本論文針對這些理想假設不滿足的情況,對陣列誤差參數(shù)估計和相干分布式信號源的DOA估計問題分別

2、進行了研究。論文的主要研究內(nèi)容包括:
　　1.基于有源幅相誤差估計算法,推導了幅相誤差的估計誤差與輔助源方位測量偏差之間的解析表達式,并提出了一種未知輔助源方位的幅相誤差估計算法,與傳統(tǒng)的有源幅相誤差估計算法相比,該算法不需要對輔助源的方位進行精確測量,而是利用兩個未知方位的輔助源,通過對輔助源的方位進行估計來取代實際的測量,從而避免了方位測量不準確而產(chǎn)生的額外誤差。然后,利用實測數(shù)據(jù)對寬帶陣列通道下的幅相誤差估計方法進行了驗證,

3、并給出了誤差參數(shù)的均值和標準差。
　　2.針對陣列幅相誤差和陣元位置誤差同時存在的誤差模型,提出了一種未知輔助源方位的陣列幅相誤差和陣元位置誤差聯(lián)合估計算法。傳統(tǒng)的有源陣列誤差聯(lián)合估計算法通常在空間設置一個方位已知的遠場輔助源對誤差參數(shù)進行估計,但是在實際工程中,遠場信號源的方位往往不便于進行實地測量。所提算法通過測量待校正陣列的轉動角度來取代遠場的方位測量,使得工程實現(xiàn)更加方便。
　　3.研究了相干分布式信號源的一維DOA

4、估計算法。由于未知參數(shù)包括分布式信號源的中心方位和角度擴展參數(shù),傳統(tǒng)算法通常需要進行二維譜搜索或者迭代運算,計算復雜度較高。為了避免高計算復雜度和構造特殊的陣列結構,基于結構簡單的均勻線陣,提出了一種求根算法直接估計相干分布式信號源的中心DOA。所提算法不僅計算量低,估計精度高,而且不需要知道相干分布式信號源的角信號分布函數(shù)。
　　4.研究了相干分布式信號源的二維DOA估計算法。首先證明了在具有中心對稱特性的平面陣列中,相干分布式

5、信號源的角信號分布權重向量具有對稱的結構。利用這一性質,提出了一種相干分布式信號源二維中心DOA估計算法。該算法具有優(yōu)良的估計精度,并且算法性能與角信號分布函數(shù)的形式無關,但是需要二維的空間譜搜索,計算復雜度較高。因此又對該算法進行了改進,提出了基于雙中心對稱陣列的相干分布式信號源二維中心DOA估計算法,證明了兩個子陣的廣義陣列流形矩陣具有近似的旋轉不變關系,改進后的算法用連續(xù)的一維搜索取代二維搜索,降低了算法的計算復雜度,同時又具有很