基于均匀圆阵的混合源DOA估计方法研究

发布时间：2017-04-17 02:08

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【摘要】：阵列信号处理一直以来都是大家备受关注的问题,已经应用于多个领域之中,而波达方向估计(DOA)是其中比较重要的部分。由于实际环境的复杂性,现实中往往不是一种信号单独存在,本文就比较常见的两种混合信号源估计方法进行研究:一是相干和非相干信号混合情况下的一维和二维估计方法;二是非圆和圆信号混合情况下的二维估计方法。由于均匀圆阵具有独特的阵列优势,本文研究的方法都是基于这一阵列模型的。而且对于两种情况下的混合源估计都结合了运算量较低的方法,使其实用性更高。本文具体工作如下:(1)介绍了均匀线阵以及均匀圆阵两种应用较多的阵列模型,描述了四种常见信号:相干、非相干、圆、非圆的定义和性质,并阐述了论文中应用的两种噪声环境:高斯和冲击噪声。(2)基于均匀圆阵的结构,研究了独立和相干信号同时入射时的一维和二维DOA估计算法。对于一维估计的情况,加入了冲击噪声的环境,首先运用分数低阶矩来处理受脉冲噪声影响的接收数据,再结合模式变换的原理,构造差分矩阵来获得信号的DOA。该方法很好的排除了冲击噪声的影响,且能分离两种信号,但其只能估计一维角度。对于二维估计的情况,研究了双圆阵平滑的解相干方法,不用峰值搜索而改用计算的方式来获取混合信号的二维角度信息,运算量低。(3)对于圆和非圆混合源估计方法的研究,已存在均匀线阵下的一维DOA估计方法,但对二维的研究很少。本文首次运用均匀圆阵的结构并结合非圆特性获得了信号的二维角度信息,该方法估计结果准确,但运算量较大。基于此,本文将UEPM(unitary extended propagator method)算法原理应用到此条件下,提出了一种运算量低的改进方法。该方法用实数运算来代替复数运算,不再通过协方差矩阵的特征分解而运用传播算子的方法来获得噪声子空间,从而利用其获得信号的DOA,算法复杂度低,实用性高。仿真结果说明了算法可以将两种信号分离,具有信源过载能力,且在估计性能上也有很大的优势。
【关键词】：DOA估计 相干与非相干混合信号 圆与非圆混合信号 均匀圆阵
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 论文研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究历史及发展现状12-16
• 1.2.1 传统波达方向估计方法12-14
• 1.2.2 混合源波达方向估计方法14-15
• 1.2.3 均匀圆阵波达方向估计方法15-16
• 1.3 本文的主要内容及结构安排16-18
• 第二章 DOA估计原理概述18-35
• 2.1 DOA估计的数学模型18-23
• 2.1.1 典型DOA估计系统18-19
• 2.1.2 DOA估计的模型假设19
• 2.1.3 接收阵列模型19-23
• 2.1.3.1 均匀线阵的阵列模型20-22
• 2.1.3.2 均匀圆阵的阵列模型22-23
• 2.2 常见的信号源分析23-31
• 2.2.1 信号的相干与非相干特性24-25
• 2.2.2 圆信号的定义与性质25-27
• 2.2.2.1 循环平稳性的定义25-26
• 2.2.2.2 QPSK信号的循环平稳性26-27
• 2.2.3 非圆信号的定义与性质27-29
• 2.2.3.1 非圆信号的定义27-28
• 2.2.3.2 非圆率和非圆相位28-29
• 2.2.3.3 最大非圆率信号的性质29
• 2.2.4 几类常见的圆和非圆信号29-31
• 2.2.4.1 圆信号30
• 2.2.4.2 非圆信号30-31
• 2.3 噪声模型31-34
• 2.3.1 高斯噪声31-32
• 2.3.2 冲击噪声32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 基于相干与非相干混合源的DOA估计35-59
• 3.1 相干信号DOA估计算法35-43
• 3.1.1 空间平滑算法35-39
• 3.1.2 Toeplitz算法39-40
• 3.1.3 均匀圆阵的平滑解相干算法40-43
• 3.1.3.1 算法原理40-42
• 3.1.3.2 仿真结果42-43
• 3.2 冲击噪声下均匀圆阵混合源的一维DOA估计43-54
• 3.2.1 模式空间变换43-46
• 3.2.2 模式空间平滑算法46-48
• 3.2.3 冲击噪声下的差分算法48-51
• 3.2.4 仿真结果51-54
• 3.3 均匀圆阵混合源的二维DOA估计54-58
• 3.3.1 算法流程54-57
• 3.3.2 仿真结果及分析57-58
• 3.4 本章小结58-59
• 第四章 基于圆与非圆混合源的DOA估计59-83
• 4.1 圆与非圆混合源的子空间分析59-61
• 4.2 均匀线阵混合源的DOA估计61-68
• 4.2.1 信源独立时的NC-MUSIC方法61-64
• 4.2.2 信源存在相干时修正的平滑算法64-65
• 4.2.3 仿真结果及分析65-68
• 4.3 均匀圆阵混合源的二维DOA估计68-75
• 4.3.1 算法原理68-72
• 4.3.2 仿真结果及分析72-75
• 4.4 基于UnitaryEPM改进的混合源二维DOA估计75-82
• 4.4.1 信号模型75
• 4.4.2 EPM算法原理75-76
• 4.4.3 混合源的UnitaryEPM算法76-80
• 4.4.4 仿真结果及分析80-82
• 4.5 本章小结82-83
• 第五章 全文工作及展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-89
• 硕士期间的研究成果89-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 齐崇英,王永良,张永顺,陈辉;色噪声背景下相干信源DOA估计的空间差分平滑算法[J];电子学报;2005年07期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 顾陈;高分辨阵列信号处理方法研究[D];南京理工大学;2009年

2 陈显宁;基于非循环特性的阵列信号处理方法研究[D];电子科技大学;2010年

  本文关键词：基于均匀圆阵的混合源DOA估计方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：312168