本文關鍵詞：聲陣列寬帶信號DOA估計算法與應用研究

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【摘要】：陣列信號處理是信號處理中的一個重要內容分支,隨著環(huán)境日趨變化以及科技日新月異的發(fā)展,有關寬帶陣列信號處理的應用越來越廣泛。波達方向估計作為陣列信號處理中一個重要組成部分,國內外已經有很多研究學者對其進行了深入的研究,并取得了很多優(yōu)秀的成果。寬帶信號與窄帶信號相比擁有較大的信號帶寬,并攜帶更復雜的信息。因此研究怎樣合理的、充分的利用寬帶信號的信息是很有必要的。文章研究重點是多目標源寬帶信號的波達方向參數(shù)估計問題。本文的主要研究工作可以概述如下：首先,介紹了陣列信號處理技術的基礎(窄帶和寬帶信號模型),并列舉了一些評估寬帶信號波達方向估計理論的性能參數(shù),以便后文能更好更全面的評價算法的估計性能。特別是推導出克拉美-羅界,用其來比較不同算法逼近理論界的程度。并分析了陣列孔徑小于半波長或者大于半波長的情況下對波達方向的估計性能的影響。其次,傳統(tǒng)的基于聚焦矩陣的寬帶信號波達方向估計方法需要預先估計角度以便構造寬帶信號每個窄頻上的聚焦矩陣,并且需要預先選擇聚焦矩陣的頻率。因此,預先估計的角度會對聚焦矩陣產生一定的影響,當估計角度偏差較大時可能會導致聚焦矩陣方法完全失效。本文將窄帶波達方向估計理論算法提升到寬帶信號處理中,如波束形成技術、最大似然估計器以及空間譜理論估計中的子空間算法等,在此基礎上提出了針對寬帶聲信號的基于多重信號分類算法的圓陣平滑算法,該算法突破了傳統(tǒng)理論中線陣平滑的約束。對每種算法分別進行單源、雙源仿真實驗,分析其測向分辨率,給出在不同信噪比、不同快拍數(shù)下的估計性能以及不同孔徑下算法的分辨率。再次,我們將傳統(tǒng)的二階陣列信號處理模式提升到高階陣列信號處理模式中,利用高階陣列信號處理可以擴展孔徑,而且能在目標信號源個數(shù)大于陣元個數(shù)時進行到達角參數(shù)估計,提高了參數(shù)估計性能,但是這需要大量的實驗數(shù)據快拍數(shù)以及更高的計算復雜度,對實際系統(tǒng)中硬件提出了更高的要求。最后,我們將上述寬帶信號波達方向估計算法應用到實際系統(tǒng)環(huán)境中,根據課題組已有的陣列硬件,選擇不同結構利用不同的算法,通過半消聲實驗室與外場實測實驗對直升機和坦克聲進行波達方向估計,并根據測向結果給出了跟蹤軌跡,實測實驗證明文章的測向算法的實用性。
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN911.23

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本文編號：1291800