發(fā)布時間：2017-09-01 16:22

  本文關鍵詞：基于聲矢量傳感器的欠定DOA估計研究

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【摘要】：波達方向(Direction of Arrival,DOA)超分辨率估計一直是陣列信號處理中研究的熱點問題,其中,欠定DOA估計有明確的應用背景和廣泛的實際需求,所以成為近年來研究的熱點和難點。在傳統(tǒng)DOA估計領域,陣列能夠分辨的目標數(shù)量受陣元個數(shù)的限制,當目標數(shù)量超過陣元個數(shù)時,算法的性能會嚴重下降。欠定DOA估計的目標是,在目標個數(shù)大于陣元個數(shù)的情況下,實現(xiàn)超分辨的DOA估計。聲矢量傳感器由三個相互垂直的聲速傳感器和一個聲壓傳感器組成,空間共點的聲矢量傳感器可以在聲場里以一個共點空間同時測量聲場中的聲壓和振速信息。這種空間共點結構縮小了傳感器的孔徑,降低了傳感器的分辨率,增加了硬件成本,但帶來的好處是降低了信號處理的難度。但是從工程的角度出發(fā),我們更愿意通過增加信號處理的難度來換取較低的硬件成本和較高的估計精度,而空間非共點的聲矢量傳感器正好滿足了我們這個需求。近年來,一維欠定DOA估計算法層出不窮,但從本質來說,這些算法的核心思想還是通過構造虛擬陣列,擴大陣列孔徑,提高自由度。一維欠定DOA估計算法實現(xiàn)條件苛刻、實現(xiàn)方法較少,加上二維欠定DOA估計算法復雜度較高等原因,導致許多一維欠定DOA估計算法很難直接應用到二維欠定DOA估計算法里。另外,目前很少算法模型是直接針對二維欠定DOA估計的,所以二維欠定DOA估計至今仍是學術上急需解決的難題。為了克服這個難題,本人決定把工作重點放在二維的欠定DOA估計上。通過對目前比較流型的二維欠定DOA估計算法的研究,本人給出一種基于張量模型的聲矢量傳感器陣列欠定DOA估計的改進算法,在相同條件下,能實現(xiàn)比原算法更高的估計精度,在信噪比較低的情況下優(yōu)勢尤其明顯,并且沒有明顯增加算法的復雜度。但是由于算法本身的局限性,這種算法只能實現(xiàn)一維欠定DOA估計和二維超定DOA估計。為了實現(xiàn)真正意義上的二維欠定DOA估計,本人提出了一種基于張量模型的L型陣列二維欠定DOA估計算法,這種算法在低信噪比情況下能實現(xiàn)真正意義上高精度的二維欠定DOA估計�？臻g非共點的聲矢量傳感器具有較低的硬件成本和較高的估計精度等優(yōu)勢,基于空間非共點的聲矢量傳感器二維欠定DOA估計在學術上還是空白,利用空間非共點的聲矢量傳感器的結構優(yōu)勢實現(xiàn)二維欠定DOA估計具有重要的學術意義和實用價值。本文最后一部分主要對基于空間非共點的聲矢量傳感器的二維欠定DOA估計進行了一些探索性研究,解決了其中的一個關鍵性問題�？臻g非共點的聲矢量傳感器雖然有一系列優(yōu)勢,但是卻引入了“模糊”問題。有學者基于“金字塔”型空間非共點的聲矢量傳感器結構提出了一種能有效去除“模糊”的算法,但是由于算法本身的局限性,該算法在相干信源下性能會急劇下降。另外,欠定DOA估計在利用一系列操作擴展虛擬孔徑的過程中引入了相干信源,相干信源同樣會導致欠定DOA估計的失敗。根據(jù)以上分析可知,去相干是我們實現(xiàn)基于空間非共點的聲矢量傳感器二維欠定DOA估計需要解決的關鍵性問題。為了解決這個關鍵性問題,本人提出了一種改進算法,該算法可以在非相干信源條件下獲得接近原算法的估計精度;在相干信源條件下,原算法幾乎失效,但改進算法仍保持高分辨率。改進算法將為實現(xiàn)基于空間非共點的聲矢量傳感器二維欠定DOA估計打下堅實的基礎。
【關鍵詞】：陣列信號處理 欠定波達方向估計 聲矢量傳感器 張量
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.23;TP212
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 欠定DOA估計11-13
• 1.2.2 空間非共點的聲矢量傳感器二維欠定DOA估計13
• 1.2.3 當前研究存在的問題13-14
• 1.3 本文的主要研究內容及結構安排14-16
• 第2章 一維欠定DOA估計16-35
• 2.1 基于nested array的一維欠定DOA估計16-20
• 2.1.1 nested array模型和coprime array模型16-17
• 2.1.2 基于nested array的一維欠定DOA估計算法17-20
• 2.2 基于半平穩(wěn)信號的KR子空間一維欠定DOA估計20-23
• 2.2.1 半平穩(wěn)信號20-21
• 2.2.2 基于半平穩(wěn)信號的KR子空間一維欠定DOA估計算法21-23
• 2.3 基于壓縮感知的一維欠定DOA估計23-27
• 2.3.1 基于在網(wǎng)目標的壓縮感知一維欠定DOA估計23-26
• 2.3.2 基于離網(wǎng)目標的壓縮感知一維欠定DOA估計26-27
• 2.4 仿真分析27-34
• 2.5 本章小結34-35
• 第3章 二維欠定DOA估計35-49
• 3.1 基于聲矢量傳感器的二維欠定DOA估計35-37
• 3.2 基于張量模型的聲矢量傳感器陣列欠定DOA估計37-40
• 3.2.1 基于張量模型的聲矢量傳感器陣列欠定DOA估計算法37-40
• 3.2.2 基于張量模型的聲矢量傳感器陣列欠定DOA估計的改進算法40
• 3.3 基于張量模型的L型陣列二維欠定DOA估計40-42
• 3.4 仿真分析42-48
• 3.5 本章小結48-49
• 第4章 基于空間非共點的聲矢量傳感器二維DOA估計49-61
• 4.1 基于空間非共點的聲矢量傳感器非相干信源二維DOA估計49-53
• 4.2 基于空間非共點的聲矢量傳感器相干信源二維DOA估計53-56
• 4.3 仿真分析56-60
• 4.4 本章小結60-61
• 結論61-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果66-68
• 致謝68

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1 包云飛;張偉川;武飛;張立;;獨立分量分析研究[J];四川理工學院學報(自然科學版);2012年03期

2 白琳;陳豪;;一種新的基于偽提取矢量的欠定盲分離方法[J];計算機科學;2010年11期

3 畢曉君;宮汝江;;基于混合聚類和網(wǎng)格密度的欠定盲矩陣估計[J];系統(tǒng)工程與電子技術;2012年03期

4 何春蘭;萬哲;;局部充分稀疏的欠定時盲信號源分離[J];廣東工業(yè)大學學報;2008年04期

5 楊杰;俞文文;田昊;關珍貞;;基于獨立分量分析的欠定盲源分離方法[J];振動與沖擊;2013年07期

6 冷洪勇;郭文強;張明君;;小波域欠定盲圖像混合矩陣估計研究[J];信息通信;2013年04期

7 宋英;;基于稀疏特性的欠定盲分離矩陣A的估計方法[J];機械工程與自動化;2010年06期

8 肖明;孫功憲;呂俊;;松弛稀疏性條件下的欠定盲分離[J];計算機工程;2010年12期

9 陸鳳波;黃知濤;姜文利;;一種時頻混疊的欠定混合通信信號盲分離算法[J];國防科技大學學報;2010年05期

10 劉琨;杜利民;王勁林;;基于時頻域單源主導區(qū)的盲源欠定分離方法[J];中國科學(E輯:信息科學);2008年08期

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1 鞏俊;馬曉紅;;一種基于孤立點檢測的欠定盲辨識方法[A];2010年通信理論與信號處理學術年會論文集[C];2010年

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1 周俊;機械故障信號欠定源估計與盲提取方法研究[D];昆明理工大學;2015年

2 杜健;欠定盲源分離和PCMA信號盲分離技術研究[D];解放軍信息工程大學;2014年

3 孫功憲;低稀疏度情形下的欠定混疊盲分離研究[D];華南理工大學;2016年

4 張燁;欠定混合信號的盲分離[D];上海大學;2009年

5 陸鳳波;復雜電磁環(huán)境下的欠定盲源分離技術研究[D];國防科學技術大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李雅鳳;基于時頻稀疏性的欠定盲源語音信號分離技術研究[D];電子科技大學;2016年

2 沈英;欠定系統(tǒng)的牛頓折線法[D];南京師范大學;2015年

3 胡杰;基于聲矢量傳感器的欠定DOA估計研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

4 杜晶晶;欠定和單通道條件下混合信號定階技術研究[D];電子科技大學;2009年

5 徐寧;欠定半盲分離方法與應用研究[D];大連理工大學;2007年

6 冷洪勇;基于信號特征條件約束的欠定盲源分離技術研究[D];新疆大學;2013年

7 隗雪梅;基于語音稀疏性的欠定信號盲分離研究[D];中國科學技術大學;2014年

8 張鑫;欠定盲源分離技術研究[D];西安電子科技大學;2009年

9 王放;稀疏分量分析的欠定盲分離算法研究[D];湖南大學;2012年

10 李振濤;線性混合欠定盲分離算法研究[D];太原理工大學;2015年

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本文編號：773130