临近空间低仰角测控通信中的参数估计与波束形成方法研究

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临近空间测控通信具有极其重要的军事意义,由于低仰角测控通信存在着大动态、大范围的多径衰落和多普勒频移,因此低仰角测控通信是临近空间通信的难点。本文主要探讨了临近空间低仰角测控通信的三个基本问题,其中包括:1)低仰角情况下临近空间测控通信的信道建模与仿真。主要分析了二径和多径临近空间低仰角测控通信信道模型。利用STK软件模拟临近空间飞行器的飞行轨迹,并利用Matlab仿真软件计算了临近空间飞行器在飞行过程中测控信号的仰角和多普勒频率。2)临近空间低仰角测控信号参数的估计。研究了一种在临近空间低仰角测控通信多径信道模型下,波达方向与多普勒频率最大似然联合估计方法。同时计算了最大似然联合估计的克拉美-罗界(CRB)。通过计算机仿真表明,本文的联合估计方法性能优越,可以达到参数估计的CRB。3)研究一种改进的稳健自适应波束形成方法。由于对波达方向的估计存在着误差,而且多径干扰非常强烈,使得输出SINR严重下降。本文在前人工作的基础上,通过增加凸约束,改进了稳健的自适应波束形成方法。改进后的方法不但能够有效地抑制旁瓣等级,而且对阵列导向矢量不匹配问题具有很强的稳健性。仿真结果表明,相比于其他方法,改进后的方法的输出SINR更接近最优情况下的SINR。
摘要第3-4页
Abstract第4页
第一章 绪论第7-13页
    1.1 研究背景第7-8页
    1.2 波达方向与多普勒估计研究发展与现状第8-9页
        1.2.1 波达方向估计研究发展与现状第8-9页
        1.2.2 多普勒频率估计研究发展与现状第9页
    1.3 自适应波束形成技术研究发展与现状第9-10页
    1.4 凸优化简介第10页
    1.5 本文主要内容第10-13页
第二章 测控信道建模与参数分析第13-27页
    2.1 地空二径信道模型第13-20页
        2.1.1 地心地固坐标系第13-14页
        2.1.2 镜像反射点的计算第14-16页
        2.1.3 多普勒频率的计算第16-17页
        2.1.4 观测仰角的计算第17页
        2.1.5 计算仿真设计第17-20页
    2.2 地空多径信道模型第20-25页
        2.2.1 地空多径信道模型第20-21页
        2.2.2 计算机仿真设计第21-25页
    2.3 小结第25-27页
第三章 测控信号参数联合估计方法第27-37页
    3.1 波达方向与多普勒频移的最大似然估计方法第27-29页
        3.1.1 波达方向的最大似然估计方法第27-28页
        3.1.2 多普勒频率的最大似然估计方法第28-29页
    3.2 波达方向与多普勒频移的最大似然联合估计方法第29-31页
    3.3 联合估计的克拉美-罗界(CRB)第31-34页
    3.4 计算机仿真第34-36页
        3.4.1 二径模型的联合估计性能第34-36页
        3.4.2 多径模型的联合估计性能第36页
    3.5 小结第36-37页
第四章 稳健的自适应波束形成方法第37-45页
    4.1 自适应波束形成第37-38页
    4.2 旁瓣控制的自适应波束形成第38-39页
    4.3 导向矢量不匹配情况下稳健的自适应波束形成第39-40页
    4.4 改进的稳健自适应波束形成第40-42页
    4.5 计算机仿真第42-44页
        4.5.1 方向图性能比较第42-43页
        4.5.2 输出SINR性能比较第43-44页
        4.5.3 多径模型下的性能比较第44页
    4.6 小结第44-45页
结束语第45-47页
致谢第47-49页
参考文献第49-53页
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