本文關(guān)鍵詞：基于KR子空間的DOA估計(jì)算法研究和性能分析

  更多相關(guān)文章： 欠定波達(dá)方向角估計(jì) Khatri-Rao子空間 非均勻線性陣列 自由度 協(xié)方差矩陣

【摘要】：波達(dá)方向角(Direction of Arrival,DOA)估計(jì)是陣列信號(hào)處理的一個(gè)重要研究方向,在語音、通信、雷達(dá)、聲吶等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。如何在陣元個(gè)數(shù)較少的情況下估計(jì)出更多信源的波達(dá)方向角是DOA估計(jì)中的一個(gè)重要問題,也稱為欠定情況下的DOA估計(jì)問題。而利用Khatri-Rao(KR)子空間構(gòu)造虛擬陣列是解決該問題的一種有效解決方案。本文從基本的KR子空間方法出發(fā),研究了一系列利用虛擬陣列進(jìn)行DOA估計(jì)的方法,并就如何提高陣列自由度(Degree of Freedom,DOF)、如何提高基于KR子空間的DOA估計(jì)方法的性能等問題,提出了改進(jìn)的算法。本文主要工作如下:首先研究了空間譜估計(jì)的理論基礎(chǔ)。對陣列信號(hào)的數(shù)學(xué)模型、陣列幾何分布模型、以及子空間DOA估計(jì)的基本原理進(jìn)行了推導(dǎo)分析;接著從窄帶陣列信號(hào)與寬帶陣列信號(hào)兩個(gè)方向出發(fā),研究了基于均勻線性陣列的KR子空間DOA估計(jì)問題。介紹了KR積的定義,研究了基本的KR子空間算法以及消除噪聲協(xié)方差、降低運(yùn)算維度的方法,并研究了寬帶陣列信號(hào)的KR子空間算法;本文還重點(diǎn)研究了非均勻線陣的KR子空間DOA估計(jì)問題。以二階嵌套陣為例,詳細(xì)地研究了非均勻線陣中利用空間平滑技術(shù)的DOA估計(jì)方法,并通過仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了嵌套陣以及其余幾種非均勻線陣的KR子空間DOA估計(jì)方法;本文從三個(gè)方面對基于KR子空間的DOA估計(jì)新方法進(jìn)行了探索,并通過實(shí)驗(yàn)對所提出的新方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證和性能分析,具體包括:1)本文基于均勻線性陣列和嵌套陣列提出了實(shí)數(shù)化KR子空間方法,與復(fù)數(shù)域的KR方法相比,此方法的運(yùn)算量在子空間分解以及譜峰搜索方面都有所降低。通過設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的轉(zhuǎn)換矩陣,在將數(shù)據(jù)從復(fù)數(shù)域轉(zhuǎn)換到實(shí)數(shù)域的同時(shí),消除了噪聲的影響。2)為了進(jìn)一步提升自由度,本文提出了一種新的嵌套陣列幾何結(jié)構(gòu)�；谛聨缀谓Y(jié)構(gòu)嵌套陣的實(shí)數(shù)化KR子空間方法可以估計(jì)更多的信源波達(dá)角并且降低運(yùn)算量。3)考慮到準(zhǔn)平穩(wěn)信號(hào)局部序列功率譜平穩(wěn)的特點(diǎn),本文對局部協(xié)方差矩陣進(jìn)行匹配,提出了一種將整體MUSIC空間譜與局部匹配譜結(jié)合起來的新想法。該方法能夠克服原來KR子空間方法需要大量快拍數(shù)的缺陷。
【關(guān)鍵詞】：欠定波達(dá)方向角估計(jì) Khatri-Rao子空間 非均勻線性陣列 自由度 協(xié)方差矩陣
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN911.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究背景與研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢11-15
• 1.2.1 基于子空間的窄帶DOA估計(jì)12-13
• 1.2.2 寬帶陣列信號(hào)的DOA估計(jì)13-14
• 1.2.3 基于KR積的DOA估計(jì)算法14-15
• 1.3 主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第二章 空間譜估計(jì)的理論基礎(chǔ)17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 陣列信號(hào)的數(shù)學(xué)模型17-21
• 2.2.1 窄帶和寬帶信號(hào)模型19-21
• 2.2.2 準(zhǔn)平穩(wěn)信號(hào)模型21
• 2.3 傳感器陣列模型21-24
• 2.3.1 均勻線性陣列模型22
• 2.3.2 非均勻線性陣列22-24
• 2.4 空間譜估計(jì)的基本原理24-26
• 2.5 自由度的定義26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第三章 均勻線性陣列的KR子空間DOA估計(jì)方法27-43
• 3.1 引言27
• 3.2 基于KR子空間的窄帶DOA估計(jì)方法27-36
• 3.2.1 相關(guān)假設(shè)及模型27-28
• 3.2.2 算法基本原理28-31
• 3.2.3 算法流程31-33
• 3.2.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析33-36
• 3.3 基于KR子空間的寬帶DOA估計(jì)方法36-42
• 3.3.1 算法基本原理36-39
• 3.3.2 算法流程39-40
• 3.3.3 仿真實(shí)驗(yàn)與分析40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 非均勻線性陣列的KR子空間DOA估計(jì)方法43-56
• 4.1 引言43
• 4.2 基于差分共形陣的非均勻陣基本原理43-45
• 4.3 基于嵌套陣的KR子空間DOA估計(jì)方法45-50
• 4.3.1 算法基本原理45-49
• 4.3.2 算法流程49-50
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析50-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第五章 KR子空間DOA估計(jì)算法的改進(jìn)56-68
• 5.1 引言56
• 5.2 嵌套陣幾何結(jié)構(gòu)的改進(jìn)56-57
• 5.3 協(xié)方差矩陣實(shí)數(shù)化的KR子空間DOA估計(jì)算法57-63
• 5.3.1 均勻線性陣列的協(xié)方差矩陣實(shí)數(shù)化58-60
• 5.3.2 非均勻線性陣列的協(xié)方差矩陣實(shí)數(shù)化60-61
• 5.3.3 仿真實(shí)驗(yàn)與分析61-63
• 5.4 基于局部協(xié)方差匹配的KR子空間DOA估計(jì)方法63-67
• 5.4.1 算法基本原理63-64
• 5.4.2 算法流程64-65
• 5.4.3 仿真實(shí)驗(yàn)與分析65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第六章 總結(jié)及展望68-70
• 6.1 總結(jié)68-69
• 6.2 展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果75-76

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 于紅旗;黃知濤;劉劍;周一宇;;TOFS:一種新的寬帶源DOA估計(jì)算法(英文)[J];宇航學(xué)報(bào);2007年05期

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本文編號(hào)：769670