【摘 要】
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空间谱估计技术是阵列信号处理的一个重要方面。在实际应用中,阵列误差和互耦等非理想特性都会导致空间谱估计算法性能恶化,甚至失效。相比于其他误差形式,阵元互耦是典型的阵列导向矢量误差,同时也是影响较广,处理较复杂的一类误差。因此,研究存在互耦情况下的误差估计、校正和减小互耦的技术具有理论和实际意义。本文针对上述问题,开展互耦补偿和低互耦阵列角度估计算法研究。首先,构建了阵列天线模型和互耦模型,给出空间
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空间谱估计技术是阵列信号处理的一个重要方面。在实际应用中,阵列误差和互耦等非理想特性都会导致空间谱估计算法性能恶化,甚至失效。相比于其他误差形式,阵元互耦是典型的阵列导向矢量误差,同时也是影响较广,处理较复杂的一类误差。因此,研究存在互耦情况下的误差估计、校正和减小互耦的技术具有理论和实际意义。本文针对上述问题,开展互耦补偿和低互耦阵列角度估计算法研究。首先,构建了阵列天线模型和互耦模型,给出空间谱估计算法中经典的多重信号分类算法（Multiple Signal Classification Method,MUSIC）、求根MUSIC算法和时空DOA（Direction of Arrival,DOA）矩阵算法的步骤和原理,推导了信源数目估计算法中特征值法、信息论法和盖氏圆法。根据算法和模型的特点,分别研究了互耦在线校正的角度估计算法和低互耦嵌套阵的角度估计算法。针对19阵元三角栅格平面阵的互耦在线校正相关角度估计算法,给出了互耦系数矩阵,推导了无辅助校正源的情况下,波达角度和互耦系数的联合估计算法,并给出了互耦参数估计的必要条件。接着,针对平行嵌套平面阵列,研究低互耦嵌套阵的二维角度估计算法。利用自相关矩阵和互相关矩阵中嵌入的差分特性构建DOA矩阵。在不需要任何非线性搜索或参数配对处理的情况下,利用该矩阵的特征值和特征向量进行二维角度的估计。最后,构建19阵元六边形三角栅格的智能天线验证系统,进行角度估计算法的验证。包括:利用实测数据验证互耦在线校正算法的有效性;使用阵列的部分阵元实测数据,完成低互耦嵌套阵的实测性能验证。实测结果验证了本文所提算法的正确性和有效性。
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