基于声传感器阵列的目标方位估计方法

发布时间：2017-10-13 09:12

  本文关键词：基于声传感器阵列的目标方位估计方法

  更多相关文章： 声传感器阵列 DOA估计 均匀圆阵 稀疏表示模型 改进平滑l0范数算法

【摘要】：随着阵列信号处理技术的飞速发展,声传感器阵列引起了越来越多学者的关注与重视。目标方位估计(DOA)作为声传感器阵列众多应用的一个重要前提,也越来越发挥着巨大的作用。传统的目标DOA估计方法存在分辨率低、抗噪性能差、不适用于低快拍以及阵元数较少的应用场合等问题,而现有的基于压缩感知的目标DOA估计方法又存在运算时间长、估计精度低等问题。针对上述问题,本文在分析了均匀圆阵和信号稀疏表示模型的基础上,结合改进平滑l0范数算法,提出了一种基于改进平滑l0范数算法的均匀圆阵目标DOA估计方法。该方法采用更具陡峭性的组合函数代替了sl0算法中采用的高斯函数逼近l0范数,结合修正牛顿和阻尼步长,很好地避免了sl0算法中由于采用最速下降法和梯度投影法中存在“锯齿效应”以及收敛速度缓慢等问题。同时该方法弥补了传统目标DOA估计方法中存在的上述多种问题。本文在基于改进平滑l0范数算法的均匀圆阵目标DOA估计方法的基础上,结合宽带信号稀疏表示模型,提出了一种基于改进平滑l0范数算法的快速宽带信号DOA估计方法。并通过实验仿真与现有的宽带DOA估计方法在估计精度和运算时间等方面进行比较和分析,验证该方法在运算时间上具有绝对优势的同时还具有相对较高的精度。这在压缩感知理论框架下为应用于声传感器阵列的目标DOA估计提供一种快速且精度较高的方法。
【关键词】：声传感器阵列 DOA估计 均匀圆阵 稀疏表示模型 改进平滑l0范数算法
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.7;TP212.9
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 引言8
• 1.2 研究意义及选题背景8-9
• 1.3 研究现状9-12
• 1.3.1 传统DOA估计方法研究现状9-11
• 1.3.2 基于压缩感知理论的DOA估计研究现状11-12
• 1.4 本文的主要研究工作和内容安排12-14
• 第2章 基于声传感器阵列的信号DOA估计基本原理14-30
• 2.1 引言14
• 2.2 阵列信号数学模型14-18
• 2.2.1 阵列形式15-17
• 2.2.2 窄带信号模型17
• 2.2.3 宽带信号模型17-18
• 2.3 麦克风阵列18-23
• 2.3.1 麦克风阵列信号模型18-21
• 2.3.2 麦克风阵列结构设计21-22
• 2.3.3 麦克风阵列阵元间距22-23
• 2.3.4 阵元数目的设计23
• 2.4 常用DOA估计算法23-29
• 2.4.1 窄带信号DOA估计23-27
• 2.4.2 宽带信号DOA估计27-29
• 2.5 本章小节29-30
• 第3章 基于稀疏重构算法的信号DOA估计30-38
• 3.1 引言30
• 3.2 压缩感知原理30-33
• 3.2.1 信号稀疏表示数学模型31-32
• 3.2.2 测量矩阵的选取32
• 3.2.3 信号稀疏恢复32-33
• 3.3 常见的稀疏重构算法33-34
• 3.3.1 凸松弛算法33
• 3.3.2 贪婪算法33
• 3.3.3 组合优化算法33
• 3.3.4 统计优化算法33-34
• 3.4 基于稀疏重构算法的均匀圆阵DOA估计34-36
• 3.4.1 基于均匀圆阵的信号稀疏表示34-35
• 3.4.2 稀疏重构算法实现信号DOA估计35-36
• 3.5 本章小节36-38
• 第4章 基于改进sl_0算法的目标DOA估计38-52
• 4.1 引言38
• 4.2 基于sl_0算法的DOA估计方法38-41
• 4.2.1 sl_0算法基本原理39-40
• 4.2.2 基于sl_0算法的均匀圆阵DOA估计模型40-41
• 4.3 基于改进sl_0重建算法的目标DOA估计方法41-43
• 4.3.1 改进sl_0算法原理41-43
• 4.3.2 基于改进sl_0算法的均匀圆阵DOA估计模型43
• 4.4 仿真与性能分析43-51
• 4.4.1 基于改进sl_0重建算法的DOA估计方法的实现44-45
• 4.4.2 与传统算法DOA估计性能分析45-48
• 4.4.3 与基于sl_0算法的目标DOA估计方法性能比较48-51
• 4.5 本章小节51-52
• 第5章 基于稀疏重构算法的宽带信号DOA估计方法52-62
• 5.1 引言52
• 5.2 基于稀疏重构的宽带信号DOA估计原理52-54
• 5.2.1 基于均匀圆阵的宽带信号稀疏表示52-53
• 5.2.2 宽带信号稀疏重构模型53
• 5.2.3 基于改进sl_0的重建算法的宽带信号DOA估计53-54
• 5.3 实验仿真与分析54-60
• 5.3.1 方法可行性分析55
• 5.3.2 与传统方法性能比较55-57
• 5.3.3 与基于CS的方法性能比较57-60
• 5.4 本章小节60-62
• 结论62-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文68-70
• 致谢70-71
• 详细摘要71-75

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本文编号：1024005