發(fā)布時(shí)間：2020-07-23 10:39

【摘要】：信源參數(shù)估計(jì)是陣列信號(hào)處理領(lǐng)域不可或缺的組成部分,在雷達(dá)、生物醫(yī)藥學(xué)、無(wú)線通信及機(jī)器人學(xué)等軍用及民用領(lǐng)域廣泛滲透。信號(hào)根據(jù)帶寬的不同可以分為窄帶信號(hào)和寬帶信號(hào)。寬帶信號(hào)自身包含的信息量更大,抗干擾能力更強(qiáng),因而獲得了更多的關(guān)注�，F(xiàn)有的定位參量估計(jì)算法大多基于子空間理論,但子空間理論自身固有的一些缺點(diǎn)限制了該類(lèi)算法的實(shí)際應(yīng)用。稀疏重構(gòu)理論的出現(xiàn),為規(guī)避子空間類(lèi)方法存在的問(wèn)題提供了新的思路,可以提供更高的分辨率及更強(qiáng)的噪聲魯棒性�，F(xiàn)有的基于稀疏重構(gòu)的信源參數(shù)估計(jì)方法主要集中于窄帶信號(hào)的一維DOA估計(jì),針對(duì)寬帶信號(hào)的多參數(shù)聯(lián)合估計(jì)的方法較少,且存在參數(shù)估計(jì)精度不足、陣列DOA估計(jì)的最大可分辨能力低、需要額外的參數(shù)配對(duì)過(guò)程等問(wèn)題。本文以高精度的寬帶信號(hào)多參數(shù)估計(jì)的理論需求為牽引,以稀疏重構(gòu)方法為數(shù)學(xué)手段,在系統(tǒng)分析經(jīng)典稀疏重構(gòu)方法及寬帶信號(hào)處理算法的基礎(chǔ)上,循序漸進(jìn)的對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)寬帶信號(hào)的一維DOA估計(jì)、二維DOA估計(jì)及近場(chǎng)寬帶信號(hào)的DOA和距離聯(lián)合估計(jì)問(wèn)題展開(kāi)深入研究,旨在稀疏重構(gòu)理論框架下為寬帶信號(hào)的多參數(shù)聯(lián)合估計(jì)問(wèn)題提供新的解決方案。本文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新性工作包括:(1)針對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)寬帶信號(hào)的一維DOA估計(jì)問(wèn)題,利用稀疏重構(gòu)提出一種新的估計(jì)算法。通過(guò)對(duì)寬帶信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理,避免構(gòu)造多個(gè)稀疏基矩陣,降低了算法復(fù)雜度。利用加和平均變換,給出基于二階統(tǒng)計(jì)量的向量稀疏表示方法,降低數(shù)據(jù)維數(shù),集中噪聲能量。借助TLP懲罰函數(shù)構(gòu)建加權(quán)約束條件,增強(qiáng)信號(hào)稀疏性,更好的逼近_0λ范數(shù)重構(gòu)信號(hào),解決傳統(tǒng)懲罰函數(shù)存在的約束不公平的問(wèn)題。該算法不僅可以實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)各子頻數(shù)據(jù)之間的聯(lián)合估計(jì),還可有效提高參數(shù)估計(jì)精度及角度分辨率,尤其是在信噪比較低、快拍數(shù)不足、信源間距較小等情況,估計(jì)性能更佳。(2)針對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)寬帶信號(hào)的俯仰角和方位角聯(lián)合估計(jì)問(wèn)題,在稀疏框架下提出一種基于互質(zhì)概念的寬帶信號(hào)二維DOA估計(jì)新算法。對(duì)寬帶信號(hào)進(jìn)行DFT變換,根據(jù)各頻帶之間的互質(zhì)性選取不同的互質(zhì)頻率對(duì)兒觀測(cè)模型,獲取更多額外的不同位置的差協(xié)同陣虛擬陣元,提高DOA估計(jì)的自由度。利用不同頻率成分協(xié)方差矩陣的向量稀疏模型的稀疏一致性,給出基于聯(lián)合稀疏重構(gòu)的寬帶信號(hào)參數(shù)估計(jì)模型,提高定位精度的同時(shí)降低計(jì)算復(fù)雜度。借助已求得的俯仰角參數(shù)構(gòu)造方位角估計(jì)模型,將其放在稀疏重構(gòu)框架下進(jìn)行聯(lián)合估計(jì),避免參數(shù)配對(duì)。該算法綜合考慮了寬帶信號(hào)各頻帶之間的相同信息,既能夠有效的增加自由度,估計(jì)更多信源,又無(wú)需參數(shù)配對(duì),估計(jì)性能較高。(3)針對(duì)近場(chǎng)寬帶信號(hào)的DOA和距離聯(lián)合估計(jì)問(wèn)題,參考Spatial-only模型,提出一種基于稀疏重構(gòu)的寬帶信號(hào)DOA和距離聯(lián)合估計(jì)的新算法�；赟patial-only模型構(gòu)造與寬帶信號(hào)各頻率分量無(wú)關(guān),而僅與信號(hào)的DOA和距離參量相關(guān)的陣列輸出。利用陣列結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性,提取寬帶信號(hào)陣列輸出樣本二階統(tǒng)計(jì)量中的部分元素,構(gòu)造僅包含信號(hào)角度信息的觀測(cè)模型,將其放在稀疏重構(gòu)框架下轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ASSO優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行角度參數(shù)求解。最后再構(gòu)造只和距離參數(shù)相關(guān)的觀測(cè)向量,利用稀疏重構(gòu)算法求解距離參數(shù)。該算法不依賴于任何的先驗(yàn)參數(shù)估計(jì)結(jié)果,且無(wú)需對(duì)寬帶信號(hào)進(jìn)行頻率分解或聚焦過(guò)程,因此也不受預(yù)估角的影響,可提高參數(shù)估計(jì)性能,且無(wú)需額外的參數(shù)配對(duì)過(guò)程。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN911.7
【圖文】：

還能改善現(xiàn)有的基于1 范數(shù)約束方率和估計(jì)精度的基礎(chǔ)上還降低了算法對(duì)噪聲信號(hào) DOA 估計(jì)的信號(hào)模型，然后詳細(xì)闡述算過(guò)程，并分析近似0 范數(shù)約束相比于1 范數(shù)約提算法在低信噪比、小快拍及信源空間間隔較( ), 1, 2, ,ps t p = Ppθ

可分辨能力低、需要額外的參數(shù)配對(duì)過(guò)程重構(gòu)理論與互質(zhì)概念，提出一種新的寬帶帶信號(hào)二維 DOA 估計(jì)的信號(hào)模型，然后互質(zhì)性構(gòu)造信源參數(shù)估計(jì)模型，提高虛擬法的二維 DOA 參數(shù)估計(jì)過(guò)程，最后通過(guò)的自由度，且參數(shù)估計(jì)精度較高，無(wú)需額型陣列結(jié)構(gòu)，其模型由如圖 4.1 所示的兩條( ), 1,2, ,ks t k = K

必要的參數(shù)配對(duì)過(guò)程，并將近場(chǎng)寬帶信號(hào)的二維參數(shù)聯(lián)合估計(jì)問(wèn)題拓述了近場(chǎng)寬帶信號(hào)的俯仰角、方位角及距離的聯(lián)合估計(jì)方法。最后驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，具有較好的估計(jì)性能。信號(hào)模型稱(chēng)均勻線性陣列下的近場(chǎng)源空間模型如圖 5.1 所示。( )ks tkθkr

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 趙永紅;張林讓;劉楠;解虎;;一種新的基于稀疏表示的寬帶信號(hào)DOA估計(jì)方法[J];電子與信息學(xué)報(bào);2015年12期

2 李鵬飛;張e

本文編號(hào)：2767216