基于ESPRIT算法的DOA估计

大学2009届本科毕业论文

基于ESPRIT算法的DOA估计

ESPRIT Algorithm Based on The Estimated DOA

论文作者：

作者学号：

所在学院：计算机与信息工程学院

所学专业：自动化

导师职称：

论文完成时间：2009年5月20日

2009年5月20日

大学2009届毕业论文（设计、创作）开题报告

（由学生本人认真填写）

大学2009届毕业论文（设计、创作）任务书

指导教师签名

2008年12 月 8 日

大学2009届毕业设计（论文、创作）中期检查表

学院名称：计算机与信息工程学院

此表由教师填写

备注：

一、论文的质量评定，应包括对论文的语言表达、结构层次、逻辑性理论分析、设计计算、分析和概括能力及在论文中是否有新的见解或创新性成果等做出评价。从论文来看学生掌握本专业基础理论和基本技能的程度。

二、成绩评定采用结构评分法，即由指导教师、评阅教师和答辩委员会分别给分（以百分计），评阅教师得分乘以20%加上指导教师得分乘以20%加上答辩委员会得分乘以60%即综合成绩。评估等级按优、良、中、差划分，优90-100分；良76-89分；中60-75分；差60分以下。

三、评分由专业教研室或院组织专门评分小组（不少于5人），根据指导教师和答辩委员会意见决定每个学生的分数，在有争议时，应由答辩委员会进行表决。

四、毕业论文答辩工作结束后，各院应于6月20日前向教务处推荐优秀论文以汇编成册，推荐的篇数为按当年学院毕业生人数的1.5%篇。

五、各院亦可根据本专业的不同情况，制定相应的具有自己特色的容。须报教务处备案。

六、书写格式要求：

1、目录；

2、容提要须书写200左右汉字，开题报告（文科除外）的容要根据不同专业的课题任务要求，阐述查阅文献、文案论证、解题思路、工作步骤等；

3、正文（含引言、结论等）；

4、参考文献（或资料）

大学本科生毕业论文（设计、创作）承诺书

说明：学生毕业论文（设计、创作）如有等要求，请在备注中明确，承诺容第2条即以备注为准。

目录

摘要......................................................... I ABSTRACT...................................................... II 第1章绪论. (1)

1.1引言 (1)

1.2空间谱估计发展概述 (2)

1.3论文的主要工作与容安排 (2)

第2章空间谱估计基础 (4)

2.1 引言 (4)

2.2基本概念与原理 (4)

2.3 空间谱估计误差模型 (8)

2.4 空间谱估计基础知识 (10)

2.5影响DOA估计结果的因素 (10)

第三章旋转不变子空间算法 (12)

3.1引言 (12)

3.2旋转不变子空间算法原理 (13)

3.2.1信号模型 (13)

3.2.2 算法原理 (14)

3.3 标准的旋转不变子空间算法 (15)

3.3.1 最小二乘法 (15)

3.3.2 总体最小二乘法 (17)

3.4算法的计算机仿真及性能分析 (19)

结论 (26)

致 (27)

参考文献 (28)

摘要

作为空域信号处理的主要手段，阵列信号处理技术发展极为迅速，空间谱(DOA)估计是阵列信号处理中的一个重要的研究方向，在雷达、通信、声纳等众多领域有极为广阔的应用前景。在现代战争中，随着隐身技术的发展，隐身飞机、隐身潜艇和低噪声鱼雷的出现，要求新一代的雷达和声纳系统具有检测微弱信号、精确估计目标参数、跟踪和识别目标的能力，这对阵列信号处理的方法和手段提出了更高的要求。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的估计的能力，其主要目的是估计信号的空域参数或信源的位置，这也是雷达、通信、声纳等许多领域的重要任务之一。

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；研究了DOA估计超分辨算法中的经典算法旋转不变子空间(ESPRIT)算法，给出了ESPRIT算法原理和步骤，并通过大量的计算机仿真实验，先对ESPRIT算法做了统计性能分析，然后将ESPRIT算法与MUSIC算法进行了对比性能分析，得出了算法的优缺点，加深理解ESPRIT 算法在现代超分辨测向技术方面的重要作用。

关键词：阵列信号空间谱估计 ESPRIT算法

ABSTRACT

Airspace as a primary means of signal processing, array signal processing is extremely rapid technological development, space spectrum (DOA) is estimated array signal processing is an important research direction, in radar, communications, sonar and many other fields there is a very broad application prospects. In modern warfare, with the development of stealth technology, stealth aircraft, submarines and stealth torpedo the emergence of low-noise, require a new generation of radar and sonar detection system has a weak signal, accurate estimation parameters, tracking and identifying targets, array signal processing on the ways and means to put forward higher requirements.

Spatial spectrum estimation study focused on the space of multi-sensor array processing system posed by the space of signals of interest to a wide range of parameters of the ability to accurately estimate, and its main purpose is to estimate parameters of signals in the airspace or the location of source, which is radar, communications, sonar and many other areas of one of the important tasks.

This article first reviewed the spatial spectrum estimation of the development process and the status quo; a more detailed introduction to the basis of the spatial spectrum estimation; studied the super-resolution algorithm for DOA estimate of the classical algorithm for rotation invariant subspaces (ESPRIT) algorithm, given the ESPRIT algorithm principles and steps, and through a large number of computer simulation experiments, the ESPRIT algorithm and the MUSIC algorithm performance were compared and analyzed the advantages and disadvantages of the algorithm, a deeper understanding of modern ESPRIT super-resolution algorithm