【摘要】：波達(dá)方向(Direction Of Arrival,DOA)估計(jì)是水聲陣列信號(hào)處理的重要手段之一,廣泛應(yīng)用于水下目標(biāo)探測(cè)、信號(hào)參數(shù)估計(jì)、聲吶成像等領(lǐng)域中。本文針對(duì)水聲陣列信號(hào)處理中DOA的稀疏特性,將壓縮感知稀疏重構(gòu)算法應(yīng)用在DOA估計(jì)、聲吶成像等領(lǐng)域中,對(duì)算法進(jìn)行研究及改進(jìn)。首先,論文介紹了壓縮感知理論的主要內(nèi)容,并著重介紹了正交匹配追蹤(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法、基于二維坐標(biāo)下降(Dichotomous Coordinate Descent,DCD)的OMP-DCD算法、和多路徑匹配追蹤(Multipath Matching Pursuit,MMP)算法。將DCD應(yīng)用于MMP中,給出了MMP-DCD算法,分析了各算法的稀疏重構(gòu)性能。隨后,在DOA估計(jì)方面,分析對(duì)于小快拍、相干源信號(hào),Capon算法、壓縮感知算法的DOA估計(jì)性能。并針對(duì)空間劃分網(wǎng)格失配帶來的估計(jì)性能下降問題,結(jié)合字典學(xué)習(xí)(Dictionary-learning,DL)思想,給出了OMP-DCD-DL算法。研究表明,該算法通過迭代更新字典,有效地改善了在網(wǎng)格失配條件下的壓縮感知DOA估計(jì)性能;在聲吶成像方面,介紹了Back Projection(BP)算法,在分布式多發(fā)多收(Multiple Input Multiple Output,MIMO)聲吶模型下,分析了BP算法和壓縮感知算法的成像性能。針對(duì)成像區(qū)域網(wǎng)格劃分帶來的計(jì)算量和精度問題,基于空間置換(Space-alternating,SA)思想,給出了SA-OMP-DCD算法,研究表明,該算法能夠在減少計(jì)算量的同時(shí)高精度地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。最后,進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。寬帶矢量信號(hào)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果表明,相比于Capon算法,壓縮感知算法可以在單頻點(diǎn)、單快拍條件下,對(duì)來波方向進(jìn)行更高精度的估計(jì),這大大節(jié)省了存儲(chǔ)和傳輸空間,更加有利于信號(hào)的實(shí)時(shí)處理。水池近場(chǎng)目標(biāo)成像聲吶數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明,OMP-DCD、MMP-DCD、OMP-DCD-DL算法可以高分辨的區(qū)分兩個(gè)相近的目標(biāo),相比于FFT算法、Capon算法,具有更高的分辨能力。OMP-DCD-DL基于對(duì)字典更新的方法,對(duì)信號(hào)的幅值估計(jì)更準(zhǔn)確。
【圖文】：

-610 -982-244 -1008196 -992574 -916886 -744932 -360982 2581048 688716 978210 1074-184 1022-540 956-906 796-984 3500.12 -0.06-0.6 -0.30.24 0.51Backprojection1dB0

x/m-1 -0.5 0 0.5 1-25圖 3.4 MIMO 聲吶 BP 算法成像結(jié)果MIMO 聲吶相比于分布式單發(fā)多收（Single Inp方面的優(yōu)勢(shì)，，以 BP 算法為例，做二者的成像結(jié)1’作為發(fā)射傳感器，接收傳感器和目標(biāo)位置和表圖 3.3 和 3.4 分別是 SIMO 和 MIMO 聲吶成像結(jié)旁瓣級(jí)更高。圖 3.5 是二者在‘Target#1’處的截面SIMO 減小約1/ 4，目標(biāo)分辨率提高，最大旁瓣10-50MIMO-BPSIMO-BPGround ture
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB56;TN911.7

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 張海龍;陸廣華;于慧;王東進(jìn);;基于壓縮感知的分布式MIMO成像雷達(dá)網(wǎng)格失配問題研究[J];現(xiàn)代雷達(dá);2015年12期

2 王麗;馮訊;;基于空間分集的MIMO雷達(dá)目標(biāo)跟蹤算法研究[J];現(xiàn)代雷達(dá);2012年05期

3 王懷軍;黃春琳;陸珉;粟毅;;MIMO雷達(dá)反向投影成像算法[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2010年08期

本文編號(hào)：2634880