球面共形陣列天線DOA估計(jì)的研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、高空平臺(tái)無(wú)線通信系統(tǒng)覆蓋范圍廣、傳播時(shí)延小，部署方便靈活，是地面通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信的有效補(bǔ)充。陣列信號(hào)處理技術(shù)是提高高空平臺(tái)通信系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，考慮高空平臺(tái)的氣動(dòng)特性，一般采用共形陣列天線。本文針對(duì)高空平臺(tái)無(wú)線通信系統(tǒng)特點(diǎn)，采用半球形共形天線陣列，研究了高空平臺(tái)的半球面共形陣列天線波達(dá)方向（DOA）估計(jì)算法及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)。主要工作和貢獻(xiàn)有：
　?。?）提出了一種K-temporal-capon信源數(shù)未知的高精度DOA估計(jì)算法

2、。針對(duì)實(shí)際場(chǎng)景中信源數(shù)估計(jì)錯(cuò)誤導(dǎo)致DOA估計(jì)方法失效以及現(xiàn)有未知信源數(shù)算法分辨率不高或者計(jì)算量大的問(wèn)題，在傳統(tǒng)Capon算法和高精度未知信源數(shù)K-spatio-temporal算法的基礎(chǔ)上，提出了一種信源數(shù)未知的高精度DOA估計(jì)算法K-temporal-capon，該算法不需要預(yù)估信源數(shù)，不需要進(jìn)行特征分解，秉承了K-spatio-temporal高分辨率特點(diǎn)和Capon計(jì)算量低的特點(diǎn)，仿真結(jié)果表明，在信源數(shù)未知條件下，該算法估計(jì)精度非

3、常接近高分辨MUSIC算法，具有很強(qiáng)的可行性和實(shí)用性。
　?。?）設(shè)計(jì)了一種半球面共形陣列DOA估計(jì)算法的實(shí)現(xiàn)方案。考慮到共形球面陣列天線DOA估計(jì)運(yùn)算的復(fù)雜性，信號(hào)處理部分采用FPGA+DSP的硬件平臺(tái)，為了降低信號(hào)采樣率，選擇帶通采樣定理對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行采樣，為了減少邏輯資源消耗并提高吞吐量，設(shè)計(jì)采用CORDIC算法對(duì)各路進(jìn)行數(shù)字下變頻，針對(duì)DOA估計(jì)算法實(shí)現(xiàn)中涉及到的矩陣求逆和特征分解關(guān)鍵步驟，設(shè)計(jì)分別采用矩陣LU分解求逆法和

4、Jacobi特征分解方法，并進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。這樣的方案設(shè)計(jì)，更加便于球面共形陣DOA估計(jì)的實(shí)現(xiàn)。
　?。?）針對(duì)共形球面5陣元子陣，在 FPGA+DSP硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了K-temporal-capon算法和經(jīng)典MUSIC算法。5個(gè)接收通道通過(guò)AD9233以35MHZ采樣率對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行采樣，然后，在EP3C120F780 Cyclone III FPGA中進(jìn)行數(shù)字下變頻和構(gòu)建自相關(guān)矩陣，最后在 TMS320C6713B浮點(diǎn) DS