《通信系毕业论文基于MUSIC算法的DOA估计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信系毕业论文基于MUSIC算法的DOA估计（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学校名称学校英文名称毕业论文(设计)GRADUATIONTHESIS（DESIGN）（此处可放学校校徽）论文（设计）题目Title Of Thesis（Design）基于MUSIC算法的DOA估计 分院（系别）Department 专业Speciality 班级Class 论文（设计）作者Author of Thesis（Design） 论文完成日Date 论文（设计）指导教师Advisor 指导教师职称The Title of Advisor 基于MUSIC算法的DOA估计 DOA estimation based on MUSIC algorithm作者：* 学校名称基于MUSIC算法的D
2、OA估计摘要 阵列信号处理是信号处理领域内的一个重要分支，在近些年来得到了迅速发展。波达方向（Direction of Arrival，DOA）估计是阵列信号处理的一个重要的研究领域，在雷达、通信、声纳、地震学等领域都有着广泛的应用前景。在DOA估计的发展过程中，人们对高分辨DOA估计算法一直有很大的研究兴趣，并在这一领域取得了很多重要的进展。本文主要研究经典的多重信号分类（Multiple signal Classification，MUSIC）算法。本文首先回顾了空间谱估计技术的发展过程及现状，比较详细的介绍了空间谱估计基础和DOA估计模型，研究了DOA估计中的MUSIC算法，给出了MUS
3、IC算法的原理和步骤，并通过一些计算机仿真实验，得出了MUSIC算法的性能分析。最后做了全文总结，归纳了本文所做的工作和结论。关键词 DOA估计 阵列信号处理 MUSIC算法DOA estimation based on MUSIC algorithmAbstract Array signal processing is an important branch of the field of signal processing, in recent years it has been developing rapidly. Direction-of-arrival（DOA）estimation
4、 is one of the important research of array signal processing ,which has found wide applications in radar, communication , sonar , seismology and other fields . During the development process of DOA estimation, high-resolution DOA estimation techniques have long been of great research interest and ma
5、ny significant progresses have been made in this field. This paper mainly studies the classical Multiple-signal-classification（MUSIC ）algorithm.This paper first reviewed the development process and the present situation of the spatial spectrum estimation; A more detailed introduction to the basis of
6、 the spatial spectrum estimation and to the model of DOA estimation; Studied the MUSIC algorithm of DOA estimation, given the MUSIC algorithms principles and steps; And through a number of computer simulation obtained the performance analysis of the MUSIC algorithm. Finally summarizes all the main w
7、ork and results of the whole dissertation.Keywords DOA estimation array signal processing MUSIC algorithm目 录第一章 绪论11.1 研究背景及意义11.2 DOA估计发展概述21.3 论文的主要工作及内容安排4第二章 DOA估计基础知识52.1 DOA估计原理52.1.1 空间谱估计的系统结构52.1.2 DOA估计的基本原理62.2阵列信号DOA估计的常用方法72.3影响DOA估计结果的因素82.4 MATLAB简介92.5其他相关知识10第三章 MUSIC算法133.1 MUSIC算法
8、的提出133.2波达方向估计问题中的阵列信号数学模型133.3阵列协方差矩阵的特征分解163.4 MUSIC算法的原理及实现173.5 MUSIC算法的改进19第四章 MUSIC算法的DOA估计仿真214.1 MUSIC算法的基本仿真214.2 MUSIC算法DOA估计与阵元数的关系224.3 MUSIC算法DOA估计与阵元间距的关系224.4 MUSIC算法DOA估计与快拍数的关系234.5 MUSIC算法DOA估计与信噪比的关系244.6 MUSIC算法DOA估计与信号入射角度差的关系254.7 信号相干时MUSIC算法与改进MUSIC算法的仿真比较26第五章 MUSIC算法在应用中存在的
9、问题及解决措施295.1通道失配对算法的影响295.2 干扰源数目欠估计和过估计对算法的影响295.3 相干干扰源对算法的影响29第六章 DOA估计的展望31结论34致谢语35参考文献36附录38附录一：MUSIC 算法MATLAB仿真基本源代码38附录二：MUSIC算法DOA估计与阵元数的关系仿真源代码39附录三：MUSIC算法DOA估计与阵元间距的关系仿真源代码41附录四：MUSIC算法DOA估计与快拍数的关系仿真源代码44附录五：MUSIC算法DOA估计与信噪比的关系仿真源代码46附录六：MUSIC算法DOA估计与角度差的关系仿真源代码48附录七：信号相干时MUSIC算法与改进MUSIC
10、的比较仿真源代码50引言阵列信号处理是信号处理领域内的一个重要分支，在近些年来得到了迅速发展，其应用涉及雷达、通信、声纳、地震、勘探、天文以及生物医学工程等众多军事及国民经济领域。阵列信号处理主要的研究方向是自适应阵列处理和空间谱估计。其中空间谱估计理论与技术仍处于方兴未艾的迅速发展之中，已成为阵列信号处理学科发展的主要方面。空间谱估计侧重于研究空间多传感器阵列所构成的处理系统对感兴趣的空间信号的多种参数进行准确估计的能力，其主要目的是估计信号的空域参数或信源位置，这也是雷达、通信、声纳等许多领域的重要任务之一。空间谱表示信号在空间各个方向上的能量分布。因此，如果能得到信号的空间谱，就能得到信
11、号的波达方向（DOA），所以，空间谱估计常称为“DOA估计”。需要指出的是，有的文献将DOA估计直接称为“方向估计(bearing estimation)”或“角度估计(angle estimation)”，也有的称为“测向(direction finding)”，实际上它们都是从不同角度的称谓。波达方向估计指的是要确定同时处在空间某一区域内多个感兴趣信号的空间位置，即各个信号到达阵列参考阵元的方向角。波达方向技术是阵列信号处理中的重要研究方向，是近年来迅速发展起来了一门跨学科专业的边缘技术。特别是多信号源的波达方向估计、相干信号源的波达方向估计、宽带波达方向估计、复杂环境下的波达方向估计等更
12、是国际上研究的热点。波达方向估计技术在雷达、声纳、通信、地震以及生物医学工程领域都有着十分广泛的应用前景。近年来，波达方向估计的各种算法取得了丰硕的成果，其理论日益完善，这为其投入实际的应用中提供了坚实的理论基础，最经典的DOA估计算法是基于接收信号相关矩阵特征分解的MUSIC算法。第一章 绪论1.1 研究背景及意义阵列信号处理理论应用十分广泛，涉及雷达、声纳、医疗、地震学、射电天文学、地球物理、卫星和移动通信系统等众多领域，已成为信号处理领域研究的一个热点和难点。阵列信号处理的目的是通过对阵列接收的信号进行处理，增强所需的有用信号，抑制无用的干扰和噪声，并提取有用的信号特征和信号所包含的信息
13、。与传统的单个定向传感器相比，传感器阵列具有灵活的波束控制，高的信号增益，极强的干扰抑制能力和高的空间分辨能力等优点，这也是阵列信号处理理论近几十年来得以蓬勃发展的根本原因。阵列信号处理主要的两个研究方向是自适应阵列处理和空间谱估计。自适应阵列处理技术的产生要早于空间谱估计，而且已得到了广泛应用，其工程实用系统已屡见不鲜。相反，尽管空间谱估计在近些年得到了快速的发展，其研究文献之多，遍及范围之广，内容之丰富令人叹为观止。但其实用系统尚不多见，目前空间谱估计理论与技术仍处于方兴未艾的迅速发展之中，已成为阵列信号处理学科发展的主要方面。空间谱估计侧重于研究空间多传感器阵列所构成的处理系统对感兴趣的
14、空间信号的多种参数进行准确估计的能力，其主要目的是估计信号的空域参数或信源位置，这也是雷达、通信、声纳等许多领域的重要任务之一，因而在众多领域有极为广阔的应用前景。空间谱是阵列信号处理中的一个重要概念，空间谱表示信号在空间各个方向上的能量分布。因此如果能得到信号的空间谱，就能得到信号的波达方向（DOA）。所以，空间谱估计常称为DOA估计。此外，空间谱估计又常称为超高分辨谱估计这主要是因为空间谱估计技术具有超高的空间信号的分辨能力，能突破并进一步改善一个波束宽度内的空间不同来向信号的分辨能力。DOA估计算法研究属阵列信号处理中的关键问题，主要研究内容是如何从背景噪声中估计信号的方位。这个领域的研
15、究经历了十分漫长的发展过程，其中最为迫切需要解决的是基阵的分辨能力问题。经典方位估计利用波束系统实现，但它的分辨率很低，随着现代谱分析理论的发展，高分辨方位估计技术逐渐成为研究的重点。高分辨技术的发展过程经历了若干重大突破，其中最具代表性的是信号子空间类算法和子空间旋转法的出现。为获取高分辨力而付出的代价是复杂且庞大的数学运算，但是随着电子元件的不断发展以及通信硬件平台的更新换代，已经有可能在较短的时间内完成高分辨算法中巨大的运算量，从而使这些算法有可能在实际中找到应用场所，本文主要研究子空间类算法中的MUSIC算法。MUSIC算法的基本思想是将观测空间划分为仅由噪声贡献的噪声子空间以及由噪声
