低轨卫星通信具有全球覆盖、传输延时短和路径损耗小、便于地面设备小型化等优点，可以用于实现全球实时移动通信和无线接入，成为各国争相研究的热点。针对星载智能天 线低灵敏度对地通信的需要，实现高增益天线波束动态跟踪用户的功能是其重要的关键技 术，因此开展星载智能天线大张角覆盖范围快速多目标角度估计具有十分重要的研究意义 和实用价值。 

本文首先给出了阵列天线的数学模型、多信号分类（MUSIC）算法以及和差波束单脉 冲角度估计算法的基本原理；然后，重点在两个方面开展多目标快速角度估计算法的研究。 

（1）基于 MUSIC 算法的快速多目标角度估计方面，首先，开展了信号源估计算法和 针对相干信号源的改进算法研究，接着将算法推广到二维平面阵，从降低运算量角度给出 了目标谱峰分步搜索的策略，并通过恒虚警检测技术确定搜索步进，大量仿真实验验证了 改进的 MUSIC 算法应用于多目标角度估计的可行性。 78052

（2）在和差波束单脉冲快速角度估计方面，首先，详细推导了单脉冲角度估计的理 论精度表达式，通过仿真验证了公式的正确性和精确性；接着，以测角精度公式为基础， 结合阵列天线波束赋形技术，提出了一种充分考虑测角精度和测角区间的和差波束单脉冲 角度估计算法。仿真结果表明该算法可以在给定测角精度条件下，有效的扩大测角区间， 非常适合于固定和差单脉冲测角波束的优化。 

毕业论文关键词 波达角度估计   多信号分类算法  单脉冲测角 波束赋形 

毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要

Title  Research and Implementation of LEO smart antenna fast multi-targets angle estimation under wide angle coverage 

Abstract Low earth orbit satellite communication can realize global coverage, miniaturization of ground equipment, and has less space attenuation, less time delay, which can be used to real-time mobile communications and wireless access all over the world。 Therefore, lots of countries are competing to do research on related fields。 Realizing quick angle estimation of users in anywhere of visible 55° region has very important research significance and practical value。 

The basic principles of Multiple Signal Classification (MUSIC) are first introduced。 It is one of the most classic algorithms belonging to the spatial spectrum estimation technique。 Given the model and implement steps, the performance analysis of the MUSIC through a number of computer simulations is obtained。 Then the principle of mono-pulse estimation is introduced, and the theoretical error is derived。 A number of simulations are also done to verify the correctness of the formula。 Then an efficient iterative least-squares pattern synthesis is proposed to synthesize a quiescent pattern。 Finally, compare the performance of the two technology, and summary all the work and results。 

Keywords DOA estimation   MUSIC algorithm   monopulse estimation beamforming 

本科毕业设计说明书 第 I 页

目录

1． 绪论  1 

1。1 研究背景和意义 。 1 

1。2 角度估计的发展及现状 。 1 

1。3 本文所做工作及内容安排 。 3 

2． 算法模型与基本原理  5 

2。1  阵列天线模型 。 5 

2。1。1  一维线阵模型  5 

2。1。2  三角栅格阵列模型  6 

2。2  低轨卫星对地覆盖模型 。 7