超多宽带源的DOA估计技术研究

发布时间：2017-12-24 07:35

  本文关键词：超多宽带源的DOA估计技术研究　出处：《山东大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：超分辨波达方向(Direction-Of-Arrival, DOA)估计是空间谱估计中的一个研究热点,其优越的角度估计性能和广阔的应用前景引起了人们极大的兴趣。过去大多数超分辨DOA估计技术都是在理想环境下进行的,然而在实际环境中,由于超多源和(或)宽带源的存在,导致大多数超分辨DOA估计算法的性能迅速下降,甚至完全失效。本文围绕超多源和宽带源的超分辨DOA估计问题,重点研究了以下几方面内容：1.梳理了经典的超分辨DOA估计算法,且着重介绍了部分降低计算复杂度和搜寻最优稀疏解的方式方法。实验表明：两大类算法都能够实现超分辨DOA估计。在信噪比较高的环境中,稀疏表示类算法不但在空间分辨率和估计精度上优于子空间类算法,而且对源的相关性没有要求；子空间类算法的计算复杂度较低,在低信噪比环境下的抗噪性能相对较强。2.为了打破超多源环境中子空间类算法失效的窘境,本文提出一种基于新虚拟孔径扩展技术的DOA估计算法(VAE-FOCUSS)。算法首先利用特殊筛选矩阵去除类协方差矩阵中的冗余,然后通过矢量化和镜像阵列构建包括虚拟阵元在内的扩展阵列。最后利用FOCUSS算法实现入射信号的DOA估计。其中,扩展阵列的总阵元数几乎是真实物理阵元数的四倍,这恰恰也是大部分其它技术所不可比拟的。仿真实验说明VAE-FOCUSS算法在适宜的快拍数下,具有较高的估计精确度和对低信噪比环境的适应能力。3.子空间的正交性会随着源相关性的加强而逐渐衰减。至源相干时,正交性将完全消失。针对这种情况我们在TOPS算法的基础上,加入改进的空间平滑技术,获得一种适用于宽带相干源的改进TOPS算法。考虑到物理孔径的损失率和宽带信息的有效利用率,本文提出了一种基于正交匹配追踪(Orthogonal Match Pursuit, OMP)的子带联合DOA估计技术。实验结果证明两种算法的估计性能较经典宽带DOA估计算法都有了较大幅度的提高。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.23

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