隨著無線電技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,國家對無線電的管理與監(jiān)測也在與時俱進(jìn)。在無線電監(jiān)測領(lǐng)域中,對于復(fù)雜電磁環(huán)境下無線信號的檢測與定位一直是研究的熱點(diǎn)與重點(diǎn)。自適應(yīng)波束形成作為一種空域?yàn)V波技術(shù),可以較好地實(shí)現(xiàn)信號的檢測與提取。由于絕大多數(shù)通信信號具有循環(huán)平穩(wěn)特性,基于信號循環(huán)平穩(wěn)性的自適應(yīng)波束形成算法引起了普遍的注意。然而,傳統(tǒng)的基于信號循環(huán)平穩(wěn)性的算法大多對循環(huán)頻率誤差(cyclic frequency error,CFE)敏感,直接影響到實(shí)際的應(yīng)用效果。此外,作為無線被動定位參數(shù)估計(jì)中的重要組成部分,波達(dá)方向(direction of arrival,DOA)估計(jì)和到達(dá)時差(time difference of arrival,TDOA)估計(jì)受到國內(nèi)外學(xué)者普遍關(guān)注。在DOA估計(jì)中,傳統(tǒng)算法大多在窄帶信號源的假設(shè)下提出的,且需已知信號源個數(shù);而在TDOA估計(jì)中,現(xiàn)有算法則大多在寬帶信號且不存在幅度衰減的假設(shè)下提出的。隨著現(xiàn)代信號處理技術(shù)的日趨成熱與發(fā)展,電磁環(huán)境的日益復(fù)雜,這些假設(shè)變得過于苛刻,導(dǎo)致的算法局限性日益突出。針對以上問題,本文對基于信號循環(huán)平穩(wěn)性的自適應(yīng)波束形成與無線定位中的DOA和TDOA估計(jì)開展了如下創(chuàng)新性研究工作:(1)針對基于循環(huán)平穩(wěn)性的自適應(yīng)波束形成對CFE敏感的問題,本文基于壓縮信號處理理論提出了一種壓縮采樣下的循環(huán)頻率估計(jì)算法。該算法通過建立循環(huán)譜與頻移自相關(guān)矩陣之間的聯(lián)系,在壓縮采樣下重構(gòu)信號循環(huán)譜,對信號循環(huán)頻率進(jìn)行估計(jì),有效較少了計(jì)算復(fù)雜度。進(jìn)一步地,考慮預(yù)先估計(jì)循環(huán)頻率需要耗費(fèi)較大的存儲單元,提出了一種存在CFE下穩(wěn)健的自適應(yīng)波束形成算法。該算法利用最大相關(guān)墑準(zhǔn)則(maximum correntropy criterion,MCC)求解某一假定循環(huán)頻率下的加權(quán)矢量,再以輸出信號的相關(guān)熵相關(guān)函數(shù)作為代價(jià)函數(shù),自適應(yīng)調(diào)整加權(quán)矢量和循環(huán)頻率,從而實(shí)現(xiàn)存在CFE下主波束的優(yōu)化,在脈沖噪聲和同頻干擾共存的復(fù)雜電磁環(huán)境下具有良好的波束形成效果。(2)針對未知信源個數(shù)條件下的DOA估計(jì)問題,本文利用信號協(xié)方差矩陣特征值序列的稀疏性,結(jié)合該協(xié)方差矩陣估計(jì)誤差的概率分布獲取重構(gòu)殘差項(xiàng)的置信上界,提出了一種基于l1稀疏正則化的信號源個數(shù)估計(jì)算法。該算法可以在較低信噪比的空間平穩(wěn)噪聲條件下,實(shí)現(xiàn)對較少快拍數(shù)下陣列接收信號信源個數(shù)的精確估計(jì)。進(jìn)一步地,考慮DOA估計(jì)和信源個數(shù)估計(jì)不應(yīng)是兩個獨(dú)立過程,提出了一種適用于寬帶信號的信源個數(shù)和DOA聯(lián)合估計(jì)算法。該算法基于循環(huán)相關(guān)熵的性質(zhì)建立寬帶信號陣列線性預(yù)測模型,并在此基礎(chǔ)上引入正則化參數(shù),利用MCC準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)對模型中包含DOA和信源個數(shù)信息的參量進(jìn)行估計(jì),較好地解決了超分辨DOA估計(jì)算法的性能受信號帶寬限制的問題。(3)針對脈沖噪聲下基于相關(guān)熵的時延估計(jì)精度受信號帶寬和振幅限制的問題,本文分別展開了研究。在窄帶信號時延估計(jì)的研究中,基于相關(guān)熵希爾伯特變換時延估計(jì)的定理提出了一種脈沖噪聲下窄帶射頻信號時延估計(jì)算法。該算法具有較為精確的時延估計(jì)性能和較好的偽峰抑制能力,且具有受信號帶寬影響小、抗噪能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在振幅衰減信號時延估計(jì)的研究中,利用FIR濾波器系數(shù)對時延信號進(jìn)行建模,結(jié)合MCC準(zhǔn)則估計(jì)求解時延閉合形式的遞歸解,提出了一種一步法自適應(yīng)時延估計(jì)算法,并證明了算法估計(jì)的無偏性,在振幅衰減嚴(yán)重以及高脈沖噪聲的復(fù)雜電磁環(huán)境下仍具有較高的時延估計(jì)精度。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN98
【部分圖文】：

邐（３．１２）逡逑觀察式（３．１１）和式（３．１２）可以看出，矩陣Ｒ，．，然包含矩陣紀(jì)＞邋中的所有元素，但是元素在逡逑兩個矩陣中的位置卻有所不同。為此，圖３．１給出了矩陣尺＆和＾＾中的元素之間對應(yīng)關(guān)逡逑系圖。逡逑ａ邋［邋ｒＸｆ｛ａ邋＋邋ｂ＋Ｎ－＼，ａ－ｂ＾ｒＮ－＼）邐ｑ邋｜逡逑ａｅ［－ｌＮ／４＼，ｌＮ／４］］邐Ａ逡逑Ｒ邋／邋ｂ邐Ａｅ［－Ａｒ，ｉＶ］邐／□邋＼邋ｂ逡逑一逡逑＼ａ邋＋邋ｂ＼＜Ｎ／２邐＼ａ－ｂ＼＜Ｎ／２邐／邋＼邋／逡逑｝邐＾ｃ）（ｆｌ邋＋邋［ｉＶ／４ｊ邋＋邋ｌ，Ｚ＞邋＋邋ＬｉＶ／２ｊ邋＋邋ｌ）｜逡逑圖３．１矩陣ＲＡ和＾（廣中的元素之間對應(yīng)關(guān)系圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ｔｈｅ邋ｌｉｎｋ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｔｈｅ邋ｅｎｔｒｉｅｓ邋ｏｆ邋Ｓ＾＇邋ａｎｄ邋Ｒ，．逡逑其數(shù)學(xué)關(guān)系具體表示如下：逡逑「紀(jì)＝１Ｘ１邐（３．１３）逡逑Ｌ邋」（／＋１＿八７４」＋１，＿／＋卜／２」＋１）邋Ｌ邋，」（（，＋ｙ）／ｉＶ＋ｉ，（／－／）／ｗ＋ｉ）逡逑其中，［．］（，，）表示矩陣中的第（Ｕ）個元素。逡逑（２）通過矩陣１１２

邐基于相關(guān)熵的自適應(yīng)波束開｛成與無線定位中參數(shù)估計(jì)研宄邐逡逑信號ｘ，的循環(huán)譜。最后，為進(jìn)一步驗(yàn)證循環(huán)頻率估計(jì)的準(zhǔn)確性，圖３．３給出了重構(gòu)循環(huán)逡逑譜處＞邋在／邋＝邋０和ｓ邋＝邋０處的截面圖。由此截面估計(jì)得到中心頻率又＝１５０．６０ＭＨｚ和循環(huán)頻逡逑率ｆ邋＝邋２９９．７２ＭＨｚ，這與真實(shí)值較為接近。逡逑

邐大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文邐逡逑減小，當(dāng)Ｍ／ＷX棿蟮劍埃底笥沂保停櫻諾謀浠嚦記饔諂轎�。震}且蛭旱毖顧蹂義下使褪保玫降難顧醪裳藕虐畔⒐�，很拈愗箟蜇原信褐Z難菲祝庥耄茫渝義俠礪凼且恢碌�。淤p跡常純梢鑰闖觶誆煌顧趼實(shí)那榭魷攏疚乃幔茫櫻茫憑哂薪襄義蝦玫難菲字毓剮閱堋；詰玫降鬧毓寡菲祝跡常到徊礁雋瞬煌顧趼氏卵峰義掀德使蘭頻木礁蟛�。淤p伎梢鑰闖觶茫櫻茫撲惴ú喚鮒毓溝男閱芤哂諂淥礁齠藻義媳人惴ǎ移溲菲德使蘭頻木礁蟛罡�。辶x

本文編號：2824875