本文關(guān)鍵詞：陣列信號DOA估計算法研究

  更多相關(guān)文章： DOA估計 稀疏陣 互質(zhì)陣 嵌套陣 MUSIC算法 空間平滑 凸優(yōu)化

【摘要】：陣列信號處理技術(shù)源于信號處理,在雷達、聲吶、射天望遠鏡、全球定位、無線通信、醫(yī)療等各個領(lǐng)域均可見其作為關(guān)鍵技術(shù)服務(wù)于人們的工作和生活。陣列信號處理包括兩個主要方向：波束成形(BF)、波達方向(DOA)估計,其中DOA就是本文研究內(nèi)容�？臻g譜估計,即波達方向估計(DOA),是在噪聲環(huán)境中利用陣列天線接收信號估計出空間信號相對陣列天線的入射方向。本論文首先闡述了陣列信號處理的相關(guān)知識,包括窄帶與寬帶信號間的區(qū)別、信源的相干與非相干、以及噪聲的模型等,并且分析了四種天線模型,包括均勻線陣(ULA)、均勻圓陣(UCA)、互質(zhì)陣以及嵌套陣。其中,互質(zhì)陣和嵌套陣屬于稀疏陣。對于DOA算法的研究,論文中首先列舉了三種傳統(tǒng)DOA估計算法,即常規(guī)波束成型(CBF)算法、Capon算法、傳統(tǒng)MUSIC算法,論證了其具體原理并給出其針對相同條件下各自的DOA估計仿真圖,包括空間譜與誤差分析等指標等,并綜合對比了算法效果。隨后,針對相干信號這一特殊的信號類型,也分析兩類去相干的DOA估計方法,即空間平滑算法、改進的MUSIC算法。實際應(yīng)用中為了在于降低天線整體造價,需要對天線陣列稀疏化,這種技術(shù)是通過從已有均勻陣列中去掉某些陣元,或是按照一定規(guī)則重新排列成非等間距的稀疏陣列,以此達到陣列稀疏化效果。稀疏陣列在滿足測量精度的基礎(chǔ)上能使系統(tǒng)整機造價達到最小。本論文重點在第五章分析了基于互質(zhì)陣列和嵌套陣列兩種稀疏陣形式的DOA估計算法,包括基于互質(zhì)陣的空間平滑MUSIC算法、稀疏重構(gòu)的凸優(yōu)化算法以及Lasso凸優(yōu)化算法,和基于嵌套陣的空間平滑MUSIC算法。由于在針對互質(zhì)稀疏陣列的DOA估計算法中,空間平滑MUSIC算法估計DOA需要得到目標數(shù)目的先驗知識,而稀疏重構(gòu)凸優(yōu)化算法復(fù)雜度太大,同時Lasso凸優(yōu)化算法空間譜當(dāng)中存在過多的偽峰以至于其檢測概率低。針對互質(zhì)稀疏陣列DOA估計中出現(xiàn)的上述問題,提出了在Lasso凸優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上使用滑動窗以及能量增強算法,并通過仿真分析證明了改進后的算法改善了估計譜性能,提高了估計精度和檢測概率,而且克服了上述三種DOA估計算法出現(xiàn)的問題。
【關(guān)鍵詞】：DOA估計 稀疏陣 互質(zhì)陣 嵌套陣 MUSIC算法 空間平滑 凸優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN911.23
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 研究工作的背景與意義11-12
• 1.2 DOA估計技術(shù)國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文的主要貢獻與創(chuàng)新13-14
• 1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排14-15
• 第二章 陣列信號處理基礎(chǔ)理論15-25
• 2.1 數(shù)據(jù)模型15-17
• 2.1.1 窄帶信號概念15
• 2.1.2 窄帶信號模型15-16
• 2.1.3 信源相干16-17
• 2.1.4 噪聲模型17
• 2.2 天線陣列模型17-24
• 2.2.1 均勻線陣(ULA)17-18
• 2.2.2 均勻圓陣(UCA)18-19
• 2.2.3 互質(zhì)(Co-prime)陣19-22
• 2.2.3.1 簡單互質(zhì)陣19-21
• 2.2.3.2 擴展互質(zhì)陣21-22
• 2.2.4 嵌套(Nested)陣22-24
• 2.2.4.1 二階嵌套陣22-23
• 2.2.4.2 W階嵌套陣23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 傳統(tǒng)DOA估計算法25-37
• 3.1 常規(guī)波束形成(CBF)25-27
• 3.1.1 算法描述25-26
• 3.1.2 仿真分析26-27
• 3.2 Capon算法27-28
• 3.2.1 算法描述27
• 3.2.2 仿真分析27-28
• 3.3 MUSIC算法28-35
• 3.3.1 算法描述28-33
• 3.3.2 仿真分析33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 第四章 相干信源DOA估計37-46
• 4.1 空間平滑算法37-41
• 4.1.1 前向空間平滑37-39
• 4.1.2 雙向空間平滑39-40
• 4.1.3 仿真分析40-41
• 4.2 改進的MUSIC算法41-45
• 4.2.1 算法描述41-42
• 4.2.2 仿真分析42-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第五章 稀疏陣DOA估計46-69
• 5.1 基于互質(zhì)(Co-prime)陣列的DOA估計算法46-62
• 5.1.1 基于空間平滑的DOA算法46-50
• 5.1.1.1 算法描述46-49
• 5.1.1.2 仿真分析49-50
• 5.1.2 基于稀疏重構(gòu)的凸優(yōu)化DOA算法50-52
• 5.1.2.1 算法描述50-51
• 5.1.2.2 仿真分析51-52
• 5.1.3 基于Lasso的凸優(yōu)化DOA算法52-57
• 5.1.3.1 算法描述52-53
• 5.1.3.2 仿真分析53-57
• 5.1.4 改進的基于Lasso凸優(yōu)化算法57-62
• 5.1.4.1 算法描述57-59
• 5.1.4.2 仿真分析59-62
• 5.2 基于嵌套(Nested)陣列的DOA估計算法62-68
• 5.2.1 基于空間平滑的DOA算法62-68
• 5.2.1.1 算法描述62-65
• 5.2.1.2 仿真分析65-68
• 5.3 本章小結(jié)68-69
• 第六章 全文總結(jié)與展望69-71
• 6.1 全文總結(jié)69
• 6.2 后續(xù)工作展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果75

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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