陣列誤差校正與分布式信號(hào)源測向技術(shù)研究.pdf

1、在陣列信號(hào)處理領(lǐng)域,波達(dá)方向(Direction Of Arrival,DOA)估計(jì)是一項(xiàng)熱門的研究課題,也是雷達(dá)、聲吶、移動(dòng)通信和生物醫(yī)學(xué)等系統(tǒng)的重要任務(wù)之一。大多數(shù)傳統(tǒng)的DOA估計(jì)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(hào)模型為點(diǎn)目標(biāo)或者點(diǎn)信號(hào)源的理想假設(shè)為前提的。在實(shí)際情況下,這些假設(shè)很難滿足,使得算法的性能嚴(yán)重下降。本論文針對這些理想假設(shè)不滿足的情況,對陣列誤差參數(shù)估計(jì)和相干分布式信號(hào)源的DOA估計(jì)問題分別

2、進(jìn)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(jì)算法,推導(dǎo)了幅相誤差的估計(jì)誤差與輔助源方位測量偏差之間的解析表達(dá)式,并提出了一種未知輔助源方位的幅相誤差估計(jì)算法,與傳統(tǒng)的有源幅相誤差估計(jì)算法相比,該算法不需要對輔助源的方位進(jìn)行精確測量,而是利用兩個(gè)未知方位的輔助源,通過對輔助源的方位進(jìn)行估計(jì)來取代實(shí)際的測量,從而避免了方位測量不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的額外誤差。然后,利用實(shí)測數(shù)據(jù)對寬帶陣列通道下的幅相誤差估計(jì)方法進(jìn)行了驗(yàn)證,

3、并給出了誤差參數(shù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。
　　2.針對陣列幅相誤差和陣元位置誤差同時(shí)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(jì)算法。傳統(tǒng)的有源陣列誤差聯(lián)合估計(jì)算法通常在空間設(shè)置一個(gè)方位已知的遠(yuǎn)場輔助源對誤差參數(shù)進(jìn)行估計(jì),但是在實(shí)際工程中,遠(yuǎn)場信號(hào)源的方位往往不便于進(jìn)行實(shí)地測量。所提算法通過測量待校正陣列的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來取代遠(yuǎn)場的方位測量,使得工程實(shí)現(xiàn)更加方便。
　　3.研究了相干分布式信號(hào)源的一維DOA

4、估計(jì)算法。由于未知參數(shù)包括分布式信號(hào)源的中心方位和角度擴(kuò)展參數(shù),傳統(tǒng)算法通常需要進(jìn)行二維譜搜索或者迭代運(yùn)算,計(jì)算復(fù)雜度較高。為了避免高計(jì)算復(fù)雜度和構(gòu)造特殊的陣列結(jié)構(gòu),基于結(jié)構(gòu)簡單的均勻線陣,提出了一種求根算法直接估計(jì)相干分布式信號(hào)源的中心DOA。所提算法不僅計(jì)算量低,估計(jì)精度高,而且不需要知道相干分布式信號(hào)源的角信號(hào)分布函數(shù)。
　　4.研究了相干分布式信號(hào)源的二維DOA估計(jì)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(hào)源的角信號(hào)分布權(quán)重向量具有對稱的結(jié)構(gòu)。利用這一性質(zhì),提出了一種相干分布式信號(hào)源二維中心DOA估計(jì)算法。該算法具有優(yōu)良的估計(jì)精度,并且算法性能與角信號(hào)分布函數(shù)的形式無關(guān),但是需要二維的空間譜搜索,計(jì)算復(fù)雜度較高。因此又對該算法進(jìn)行了改進(jìn),提出了基于雙中心對稱陣列的相干分布式信號(hào)源二維中心DOA估計(jì)算法,證明了兩個(gè)子陣的廣義陣列流形矩陣具有近似的旋轉(zhuǎn)不變關(guān)系,改進(jìn)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(jì)算復(fù)雜度,同時(shí)又具有很