恒定束寬波束形成及寬帶DOA估計應用研究.pdf

1、高分辨方位估計是現(xiàn)代信號處理的重要內容之一,隨著微電子集成及數(shù)字技術的發(fā)展,其在聲納、雷達等許多領域有著很好的應用前景.高分辨算法最初都是在窄帶信號的假設條件下提出的,由于寬帶信號含有更豐富的信息,有利于目標檢測、參量估計和目標特征提取,因此,對于寬帶信號處理的研究越來越多.恒定束寬波束形成和寬帶源方位估計是寬帶陣列信號處理的重要研究內容.論文從實際工程應用的角度出發(fā),系統(tǒng)研究了恒定束寬波束形成和寬帶高分辨陣列信號處理的相關理論和實現(xiàn)技

2、術,主要研究內容包括:1.系統(tǒng)概要地論述了陣列信號處理的基本概念和理論,給出了寬帶陣列信號處理的模型.2.研究了寬帶恒定束寬波束形成器的兩種設計思想,并重點分析了計算陣元權系數(shù)的最小二乘法和空間重采樣法,比較了二者的性能,分析了恒定束寬波束形成器的頻域和時域實現(xiàn)原理.3.研究了寬帶高分辨陣列信號處理的典型算法——相干信號子空間算法(CSSM:Coherent Signal Subspace Method).分析了CSSM方法分辨相干源的

3、實質,即通過頻域平均消除了相關函數(shù)矩陣的奇異性;分析比較了幾種不同聚焦矩陣對算法性能的影響.4.研究了寬帶信號波束域處理技術.分析比較了波束域處理與陣元域處理的分辨能力以及估計性能,并從降低分辨門限和估計方差角度考慮,給出了轉換矩陣的構造方法.對于轉換矩陣(恒定束寬波束形成矩陣)正交化過程對恒定束寬性能的損失提出了一種補償措施,即在正交化過程中對不同頻率對應的波束進行加權,稱之為加權正交化恒定束寬波束形成矩陣.并且仿真實驗驗證了加權正交

4、化恒定束寬波束形成矩陣既具有良好的恒定束寬性能,又具有與一般正交化恒定束寬波束形成矩陣相近的分辨性能和估計性能.5.完成了恒定束寬波束形成以及寬帶源方位估計算法在DSP硬件系統(tǒng)中的實現(xiàn).分析了系統(tǒng)的硬件結構,介紹了ADSP21160的結構特點和軟件設計方法.采用模塊化設計方法,完成了系統(tǒng)軟件的設計、調試.針對系統(tǒng)對于算法實時性的要求,對于計算量集中的子模塊設計了合理的實現(xiàn)方案.進行了基于DSP硬件系統(tǒng)的仿真實驗和實驗室實驗,實現(xiàn)了3路恒