基于多普勒效應(yīng)的虛擬陣列信號波達(dá)方向估計.pdf

1、空間譜估計是陣列信號處理技術(shù)的主要研究熱點之一，其主要是通過空間中按某種規(guī)則分布的多個傳感器陣列元素所構(gòu)成的處理系統(tǒng)，來同時接收外界信源所發(fā)出的信號，從而提取出所需要的信號參數(shù)，進(jìn)而實現(xiàn)信源準(zhǔn)確定位的目的。一般最主要的參數(shù)估計是：空域參數(shù)（發(fā)射角DOD、接收角DOA）、信源的二維角度（仰角θ和方向角φ）。本文的主要研究成果概括如下：
　　針對高速移動環(huán)境下陣元數(shù)較少且體積受限的移動目標(biāo)，由于移動目標(biāo)的空域參數(shù)估計精度受高速移動環(huán)境

2、中多普勒頻移的影響。針對這一問題，本文運用虛擬MIMO陣列信號產(chǎn)生方法結(jié)合前后向空間平滑技術(shù)FBSS與MUSIC算法提出了一種改進(jìn)的DOA估計方法。首先，建立了高速移動環(huán)境下的虛擬MIMO陣列系統(tǒng)模型；其次，根據(jù)系統(tǒng)模型以及多普勒頻移這一特性推導(dǎo)出接收端的信號表達(dá)式，然后信號經(jīng)過匹配濾波器進(jìn)行處理（混頻、濾波、采樣等）；最后采用FBSS技術(shù)對處理后的接收信號進(jìn)行去相關(guān)，再結(jié)合改進(jìn)后的MUSIC算法對移動信源進(jìn)行DOD/DOA估計。理論分

3、析與仿真結(jié)果表明，當(dāng)虛擬陣元間距為半波長時，運用所提出的算法不僅比MIMO-MUSIC算法能更加準(zhǔn)確地估計DOD/DOA，而且可以分辨相距很近甚至達(dá)到1°的信號源。
　　在實際應(yīng)用中信源一般處在三維立體環(huán)境中，用一維參數(shù)不能很好地估計信源位置，故需要用二維波達(dá)角來精確定位目標(biāo)信源。因此，本文在高速移動環(huán)境下，基于均勻面陣的陣列模型運用Unitary-ESPRIT算法來估計移動信源的二維角度。結(jié)合N×M均勻面陣系統(tǒng)模型分析了高速移動

4、信源的發(fā)射信號經(jīng)信道衰落之后到達(dá)接收端的信號。最后分別運用2D-Unitary ESPRIT算法和2D-MUSIC算法來估計目標(biāo)的二維角度，并對這兩種算法進(jìn)行了分析與比較。仿真實驗表明，這兩種算法對于高速移動的信源具有精確的估計性能。2D-Unitary ESPRIT算法相比2D-MUSIC算法的譜峰搜索，大大降低了運算復(fù)雜度。
　　本文主要研究的是高速移動信源的定位問題（ DOD/DOA、仰角與方位角），研究成果有助于為后續(xù)高速