MUSIC改进算法在DOA估计中的研究.

作 者： 韩卫杰 来 源： 西南交通大学 2006年 摘 要： 空间谱估计是阵列信号处理中的一个研究热点,是阵列信号处理中的一个重要研究课题,也是雷达、声纳、通信等领域基本任务之一。而空间谱估计的研究主题是在处理带宽内空间信号的到达方向(DOA,Direction of Arrival)。本文首先介绍了空间谱估计的研究背景,进一步介绍了空间谱估计的发展及其现状。同时介绍了波达方向估计的传统算法(延迟—相加法,Capon最小方差法),并对两种算法进行了仿真比较,指出后者比前者有更佳的分辨率。论文的重点放在对MUSIC算法的改进上,求出两矩阵的互协方差矩阵,进行相应变换后再对其与各自的协方差矩阵求平均,最后对其特征分解。本文对MUSIC算法改进后 ,不仅能估计出空间相互独立信号源的波达方向,而且能有效的分辨出相干信号的到达角度。此外还对波达方向估计算法进行了仿真,包括基于子空间分解的MUSIC算法、旋转不变子空间算法以及前/后向空间平滑算法,同时对这几种算法的估计性能进行了详细的分析。结果表明:MUSIC谱峰随着信噪比、阵元数的增加而相应提高,相邻信号的MUSIC谱的分辨率随着角度的减小而相应提高;旋转不变子空间算法的仿真表明信号参数的估计精度随着信噪比的增大,快拍数的增加而提高,且具有较高的估计精确度,入射角度较小时,DOA估计性能要好一些。前/后向空间平滑算法不仅能估计出空间相互独立信号源的波达方向,还能有效的分辨出相干信号的到达角度。 关 键 词：MUSIC算法 天线阵列 DOA估计 改进MUSIC算法 ,不仅能估计出空间相互独立信号源的波达方向,而且能有效的分辨出相干信号的到达角度。此外还对波达方向估计算法进行了仿真,包括基于子空间分解的MUSIC算法、旋转不变子空间算法以及前/后向空间平滑算法,同时对这几种算法的估计性能进行了详细的分析。结果表明:MUSIC谱峰随着信噪比、阵元数的增加而相应提高,相邻信号的MUSIC谱的分辨率随着角度的减小而相应提高;旋转不变子空间算法的仿真表明信号参数的估计精度随着信噪比的增大,快拍数的增加而提高,且具有较高的估计精确度,入射角度较小时,DOA估计性能要好一些。前/后向空间平滑算法不仅能估计出空间相互独立信号源的波达方向,还能有效的分辨出相干信号的到达角度。 关 键 词：MUSIC算法 天线阵列 DOA估计 改进MUSIC算法