基于通道切换的阵列幅相误差校正方法

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在对阵列信号处理的研究中,波达方向估计(DOA)是一个很重要的内容,并且被很多领域所应用,其中包括雷达、通讯系统、智能办公等。波达方向估计算法均依赖于理想的信号模型,但受实际应用的环境或者器件自身因素的影响,信号模型往往存在偏差,若直接在理想阵列信号模型的基础上进行DOA估计,所得到的结果误差较大,不能被采用。基于这一情况,针对阵列存在误差的情况,研究DOA估计算法是必要的。由于阵列误差中的通道幅相误差对测向的影响较大,因此,本论文主要考虑阵列存在幅相误差的情况,建立误差模型,并研究误差校正方法和DOA估计算法,主要内容可以归纳如下:首先,在理想情况下,简单介绍了干涉仪测向法和多重信号分类(MUSIC)法的算法原理。当存在阵列幅相误差时,给出了阵列输出信号的数学模型,着重研究幅度误差和相位误差对两种测向算法的影响,并给出了结论,且通过仿真实验证明了结论的正确性。接着,在已有算法的基础上,推导了基于通道切换的干涉仪测向法的原理,给出了具体的幅相误差校正过程。当阵列存在幅相误差时,提出了基于通道切换的MUSIC测向法,并给出了具体的推导过程,实现了对阵列幅相误差和来波方向的联合估计。与基于迭代求解的幅相误差校正法相比,基于通道切换的幅相误差校正方法很容易得到收敛解,算法稳定。在仿真实验中,当阵列存在幅相误差时,将两种算法的测向效果分别于理想情况下的克拉美罗界进行比较,验证了算法的有效性。然后,为了进一步减小工程实现的复杂度和计算量,考虑利用基于通道切换的原理仅校正部分阵列的幅相误差。在阵列幅相误差部分校正的情况下,为了进一步提高测向精度,首先介绍了多通道增强的干涉仪测向法和多通道增强的MUSIC测向法的原理,利用两种算法的测向原理改进了基于通道切换的干涉仪测向法和基于通道切换的MUSIC测向法,并将其分别称为基于通道切换的干涉仪测向法的增强和基于通道切换的MUSIC测向法的增强。最后,通过具体的仿真验证,给出了增强算法的测向效果。最后,概括总结了本文的研究工作,并对研究中还需改进和补充的地方进行了分析,给出了下一步的研究方向。
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