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基于多极化圆阵的信号波达方向估计方法的研究

隋然  
【摘要】: 无线电定位技术起源于军事科学研究,是一种捕获和分析敌方无线电通讯、以此了解敌方指挥中心位置、部队配置和调动等情况的重要电子侦察和对抗手段。本文是在基于一种多极化圆形阵列形式的背景下,对极化未定的天波信号进行DOA估计研究。由单一极化阵元构成的这种多极化阵列形式可以有效对任意极化方式的信号进行DOA估计,针对从中引出的阵列缺失性问题,仿真结果表明了丢失部分阵元的阵列仍然具有DOA估计和分辨来波信号的能力,信噪比越大,丢失阵元的影响越小。 利用MUSIC算法进行角度估计时,信噪比和快拍数对DOA估计结果有很大影响,快拍数越大,信噪比越大,角度估计偏差越小;单次快拍下的各项参数指标都较差,这也是传统MUSIC算法在DOA估计时需要大量快拍积累的缺陷;可采用多极化圆弧阵形式进行简化,阵元数减少,对俯仰角的估计效果变差。 针对MUSIC算法计算量大的缺点,提出利用ESPRIT算法和MUSIC算法相结合的方法进行改进。通过均匀无加权圆阵和接收极化波时的相位模式空间及虚拟线阵的形成,理论分析并验证了利用ESPRIT算法可以有效对信号方位角进行准确估计,在此基础上,利用MUSIC算法对接收数据进行一维搜索,估计来波信号的俯仰角。联合利用ESPRIT算法和MUSIC算法进行DOA估计,可以在保证准确估计来波角度的同时,降低计算量。 本文是在多极化圆阵的基础上进行角度估计研究的,主要针对单信源情况,多信源的分辨问题是下一步的主要工作。


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