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基于ESPRIT算法的二维DOA估计方法研究

吴小强  
【摘要】: 近年来,国内外兴起对新型无源探测系统的研究,同时由于数字信号处理芯片技术的飞速发展,使一些原本计算量大、耗时长的测向算法在工程上的应用成为可能。本课题所要完成的任务就是利用空间非合作辐射源,探索对空间目标进行二维到达角(DOA)估计的实用方法并将其实现。 在算法研究方面,在介绍了常规ESPRIT算法的基础上,着重介绍了改进的二维ESPRIT算法和基于四阶累积量处理和空时处理的二维ESPRIT算法,同现有的测向算法相比,在某些性能方面都有了明显的改进。针对相干信号的二维DOA估计问题,本文在改进二维ESPRIT算法的基础上将双向空间平滑技术成功地引入进来,提高了阵元的利用率;同时针对空间平滑技术损失阵列孔径的缺点,提出了一种修正ESPRIT算法,该方法具有一定的解相干能力,并且能改善原ESPRIT算法在复杂信号条件下的测向性能,具有较高的稳健性,易于工程实现。 在硬件实现方面,给出了以高速DSP和FPGA为核心的实时测向处理系统设计方案。文中侧重对测向系统的软件设计部分进行了详细的介绍。论文最后对实时测向系统进行了性能测试,验证了系统方案的可行性,可为今后的超分辨测向系统研究提供一些技术参考。


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