各種陣列技術(shù)研究中,因互質(zhì)陣列孔徑大、自由度高等諸多優(yōu)勢,成為當前波達方向估計領(lǐng)域中一個重要研究課題。互質(zhì)陣列利用其少量的陣元數(shù),并且陣元的間距不受限制,能夠擴展出大量的虛擬陣元,通過虛擬陣元能夠增加陣列自由度,可以有效解決信號數(shù)大于物理陣元數(shù)時的DOA估計問題。通常,在擴展出的多數(shù)虛擬陣元中,使用到的僅為連續(xù)部分的陣元,連續(xù)虛擬陣元與其他虛擬陣元之間存在“空洞”,因空洞位置缺失虛擬陣元響應造成之后的虛擬陣元不可用。為了提升虛擬陣元的利用率,本文對虛擬陣列空洞的填充展開研究。主要內(nèi)容如下:（1）介紹了均勻陣列的數(shù)學模型及其兩種經(jīng)典的DOA估計算法。針對信號源相干的情況,研究了前后向平滑算法以及基于Toeplitz矩陣重構(gòu)的ESPRIT算法。（2）分析了原始互質(zhì)陣列以及改進后的二階擴展互質(zhì)陣列,并在改進后的二階擴展互質(zhì)陣列的陣列結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,介紹了陣列接收數(shù)據(jù)模型及其虛擬陣列的構(gòu)造原理。分析了虛擬陣列的自由度,針對單個空洞,研究了利用緊鄰空洞的兩個虛擬陣元的陣元響應,擬合出空洞位置的虛擬陣元響應進而填充空洞的方法。將空洞填充后,虛擬陣元的利用率得到提升,并結(jié)合SS-MUSIC算法進行DOA... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：49 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１均勻陣列模型??若將第一個傳感器作為參考陣元，則窄帶信號到達第二個陣元傳感器的延時??距離為也信號的傳播速度為光速ｃ，由此可以推算出窄帶信號到達第ｍ個??

相同且??都相差一個陣元間距，這些子陣列的陣列流型將相同，再將這些子陣列數(shù)據(jù)的協(xié)??方差矩陣求和獲得平均協(xié)方差矩陣，利用得到的平均協(xié)方差解決ＤＯＡ估計問題。??＾?向后空間平沿???｜?子陣歹丨１Ｌ?｜??｜?子陣列Ｌ－１?｜?．．．?｜?子陣列１?｜??Ｊ?２?ｍ?ｍ＋１?…?Ｍ－ｍ＋１?…?Ｍ－ｌ?Ｍ??�！�?－＃?�！�?＿?？?＃－?？?？??１?子陣列１?ｔ??＊?子陣歹１１２?＇?？？？?Ｉ?Ｉ??子陣列Ｌ??向前空間平滑?＾??圖２．２前后向空間平滑??如圖２．２所示，均勻陣列中有著Ｉ個相互重疊且陣元數(shù)相同的子陣列，每個??子陣元有ｍ個傳感器元素，相距一個陣元間距，其中ｍ?＝?Ｍ－Ｌ?＋?ｌ。第／（１Ｓ／ＳＬ）??１１??

?第２章陣列信號處理的基礎(chǔ)理論???得空間協(xié)方差矩陣，解決了因信號相干導致協(xié)方差矩陣秩的缺失而無法進行??ＤＯＡ估計的問題。但同時因最后得到的協(xié)方差矩陣是與子陣列相關(guān)的，與原始??的協(xié)方差相比在矩陣維度上降低了，所以是的陣列的自山度減少。??本節(jié)將介紹另一種解相干算法。該算法的核心是構(gòu)建了—個特殊的Ｔｏｅｐｌｉｔｚ??矩陣，該矩陣的秩不受信號相關(guān)或者強相關(guān)的影響，只與信號的波達方向相關(guān)，??既而解決ＤＯＡ估計問題。??Ｙ?Ｖ?ｙ?ｙ?ｖ??圖２．３均勻線陣??在圖２．３中，均勻陣列有２Ｍ?＋?１個陣元（－從，從），間距為ｄ，假設(shè)有??個信號入射到陣列。那么第ｗ個陣元輸出信號為??？＝?＋以ｔ）??＜＝｜?ｋ?（２．４４）??＝土仏⑴?—ｆ／Ａ＋?士?＼？⑴?ｅ＿；２／ｒｄｍｓｉｎ糾＋?？？⑴??／＝！?ＫＨ??式中２表示前欠個信號中前０個相干信號，相干系數(shù)為＾，、（〖）為高斯白噪聲。??則陣列的輸出為：??Ｘ?⑴＝［；ｃ＿ｗ（ｔ），．．．，ｘ０（ｔ），．－．，？（ｔ）］ｒ?＝?Ａ?⑷Ｓ?⑴＋?Ｎ（ｔ）?（２．４５）??式中ｓ［ｔ］?＝?［ｓ，?（ｔ），．．．，ｓ￡⑴］表示空間信號矢量。Ａ（０）表示陣列的方向矩陣：??＿?ｅ胸＇?．．．??？?奉?》?？??？?？?？?？??修?？?？?？??＼｛ｄ）＾［ａ｛６，）Ｍ〇ｉ＼－ＭｅＫ）｝?１?１?…１?（２．４６）??■?？?？?？??■?？?？?？??．．．?ｅ￣Ｊ＾Ｋ??其中Ｋ?＝?＝２７ｒｄ?ｓｉｎ?０ｋ?／?Ａ??陣列的協(xié)方差矩陣Ｒ?＝?］中的元素可由Ｚ（Ｘ，Ｗ表示：??（２．４７）??ｉ＝１

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于互質(zhì)陣列重構(gòu)的高維波達方向估計算法[J]. 張彥奎,許海韻,巴斌,逯志宇,代正亮.  電子學報. 2018(12)
[2]利用空間平滑的協(xié)方差秩最小化DOA估計方法[J]. 王洪雁,房云飛,裴炳南.  西安電子科技大學學報. 2018(05)
[3]MUSIC算法的性能分析與改進[J]. 張杰,張良.  電子測量技術(shù). 2017(10)
[4]基于矩陣填充的互質(zhì)陣列欠定DOA估計方法[J]. 吳晨曦,張旻,王可人.  工程科學與技術(shù). 2017(05)
[5]分布式嵌套陣列及其DOA估計[J]. 謝玉鳳,白媛,馬秀榮.  電訊技術(shù). 2016(07)
[6]基于級聯(lián)MUSIC的面陣中的二維DOA估計算法[J]. 蔣馳,張小飛,張立岑.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2016(02)
[7]一種基于最大似然估計的合作目標多維參數(shù)跟蹤算法[J]. 魏子翔,崔嵬,李霖,吳爽,吳嗣亮.  電子與信息學報. 2015(06)
[8]一種最小冗余線陣的目標DOA估計方法[J]. 胡子揚,任淵.  電訊技術(shù). 2014(11)
[9]基于壓縮感知的DOA估計稀疏化模型與性能分析[J]. 林波,張增輝,朱炬波.  電子與信息學報. 2014(03)

碩士論文
[1]基于壓縮感知的互質(zhì)陣列DOA估計[D]. 蘇瑤.西安電子科技大學 2017
[2]基于壓縮感知的DOA估計[D]. 胡斌.哈爾濱工業(yè)大學 2015



本文編號：3239590