波達(dá)方向（Direction of Arrival,DOA）估計(jì)在雷達(dá)探測(cè)和水下目標(biāo)定位等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,隨著人類在海洋的開發(fā)勘探活動(dòng)日益頻繁,水下DOA估計(jì)發(fā)揮著愈發(fā)關(guān)鍵的作用。水聲信號(hào)往往處于比較惡劣的信噪比環(huán)境,為了保證估計(jì)精度而增加聲傳感器陣元?jiǎng)t會(huì)帶來硬件成本的上升,如何在給定陣元數(shù)量的前下高水下DOA估計(jì)精度是一個(gè)需要研究的問題。另外,水下DOA估計(jì)普遍選擇聲波為信號(hào)載波,聲波傳播速度受到多種因素影響而不斷變化,聲速誤差會(huì)使常規(guī)DOA估計(jì)算法的性能下降,成為水下DOA估計(jì)一個(gè)不可忽略的重要問題�，F(xiàn)有窄帶信號(hào)聲速無關(guān)算法通過增加一條陣列,并依靠?jī)蓷l陣列的角度關(guān)系實(shí)現(xiàn)聲速誤差的消除,但消除聲速所執(zhí)行的聲速搜索過程增加了計(jì)算復(fù)雜度,且估計(jì)精度會(huì)受到搜索步長(zhǎng)影響。相較于窄帶信號(hào),寬帶信號(hào)通常包含更多信源角度特征信息,因此寬帶信號(hào)DOA估計(jì)受到更大程度的關(guān)注。本文結(jié)合寬帶信號(hào)模型,分別針對(duì)水下DOA估計(jì)精度問題和水下聲速無關(guān)DOA估計(jì)問題進(jìn)行研究,主要工作如下1.介紹了水聲DOA估計(jì)理論基礎(chǔ),包括窄帶和寬帶信號(hào)模型、相干信源模型和解相干技術(shù)、水聲聲速理論和DOA估計(jì)性能指標(biāo);對(duì)現(xiàn)有... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

SNR=10dB，寬帶非相關(guān)信號(hào)的算法空間譜

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文34數(shù)為512。對(duì)于RSS算法和TCT算法，以10kHz頻點(diǎn)信號(hào)執(zhí)行MUSIC算法得到的估計(jì)結(jié)果為預(yù)設(shè)角度。在信噪比分別為SNR=-5dB和SNR=10dB的情況下仿真。圖3-1SNR=10dB，寬帶非相關(guān)信號(hào)的算法空間譜圖3-2SNR=-5dB時(shí)，寬帶非相關(guān)信號(hào)的算法空間譜根據(jù)仿真1的結(jié)果，CSSM類算法即RSS算法、TCT算法和一致性聚焦算法具備較好的空間譜角度分辨能力，其中以TCT算法的角度分辨能力為最佳，RSS算法和一致性聚焦算法的角度分辨能力次之。ISSM-MUSIC算法在高信噪比條件下其空間譜具有較好的角度分辨能力，但是在低信噪比條件下空間譜的角度分辨能力較差。TOPS算法的空間譜上容易出現(xiàn)偽峰，且只有在信噪比較高的條件下能獲得較好的角度分辨能力。

第三章寬帶信號(hào)的水下DOA估計(jì)方法與CRB分析35仿真2：為了進(jìn)一步研究不同信噪比條件下各算法的估計(jì)性能，本仿真設(shè)置如下：采用陣元數(shù)M=6的均勻線陣，K=2個(gè)互不相關(guān)的信源信號(hào)入射角度分別是[30,60]，寬帶信號(hào)的頻率范圍[8~12]kHz，每500Hz劃分一個(gè)頻段，信號(hào)傳播速度為c=1500m/s，陣元間距d為信號(hào)中心頻率10kHz對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的一半，快拍數(shù)512，信噪比在[-6~10]dB范圍內(nèi)變化。對(duì)于RSS算法和TCT算法，以10kHz頻點(diǎn)信號(hào)執(zhí)行MUSIC算法得到的估計(jì)結(jié)果為預(yù)設(shè)角度。每個(gè)條件下分別進(jìn)行500次Monto-Carlo實(shí)驗(yàn)。圖3-3不同信噪比條件下的算法RMSE圖3-4不同信噪比條件下的算法估計(jì)成功概率

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]頻率值加權(quán)的寬帶波達(dá)方向估計(jì)算法研究[J]. 馮大航,錢能峰,李曉東,鮑明.  聲學(xué)技術(shù). 2013(S1)
[2]基于雙邊相關(guān)變換的寬帶DOA估計(jì)快速算法[J]. 曹金亮,劉志文,徐友根.  中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2009(06)

博士論文
[1]非理想條件下DOA估計(jì)算法研究[D]. 劉婧.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[2]水聲陣列探測(cè)算法及系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 蔣佳佳.天津大學(xué) 2014

碩士論文
[1]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的波達(dá)方向估計(jì)研究[D]. 李蘇航.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]聲速無關(guān)的水下快速DOA估計(jì)算法研究[D]. 李曉鵬.華南理工大學(xué) 2019
[3]高精度聲速剖面測(cè)量系統(tǒng)研究[D]. 魏宗坤.哈爾濱工程大學(xué) 2019
[4]基于進(jìn)化算法的水下目標(biāo)定位算法研究[D]. 奉朝陽(yáng).電子科技大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3400689