圆阵结构条件下基于四阶累积量的到达角估计方法

发布时间：2017-10-28 21:10

  本文关键词：圆阵结构条件下基于四阶累积量的到达角估计方法

  更多相关文章： 到达角估计 均匀圆阵 四阶累积量 相干信号

【摘要】：信号到达角(Direction of Arrival, DOA)估计问题是阵列信号处理重要研究方向之一。在到达角估计所基于的阵列统计量方面,由于四阶累积量有诸如阵列孔径扩展、可有效抑制高斯噪声等二阶统计量不具备的统计特性,一直是阵列信号处理关注的重要技术。另一方面,均匀圆阵(Uniform Circular Array, UCA)有着良好的测向性能和优越的二维平面几何结构：相比于一维均匀线阵(Uniform Linear Array, ULA)而言,具有可实现360度全方位角覆盖、可实现等方位估计精度等优点。如何结合圆阵和四阶累计量两者的诸多优势研究多分量信号到达角估计问题,特别是(由于多径传播或同频瞄准式干扰所导致的)相干信号的到达角估计问题,是阵列信号处理中既有理论价值又有应用价值的一项课题。本文主要在圆阵结构条件下,基于四阶累积量,利用非高斯信号(分别讨论统计独立信号和相干信号的情况),研究多分量信号到达角估计问题。主要内容如下：(1)首先介绍了圆阵的测向数据模型(独立信号数据模型以及相干信号数据模型),描述了圆阵测向模型与线阵测向模型之间的变换。然后,介绍了四阶累积量的基本概念和性质。(2)在背景噪声为色噪声的情况下,分析几种常见均匀圆阵结构条件下基于四阶累积量的独立信源DOA估计方法,包括MUSIC-like、MFOC-MUSIC、 virtual-ESPRIT、RARE-Cumulant等等,随后通过计算机仿真研究四阶累积量对高斯色噪声的抑制效果。(3)针对高斯色噪声背景下相干信号到达角估计问题,提出一种新方法：在圆阵结构条件下,对圆阵接收数据进行预处理——通过模式空间变换方法使其变为虚拟均匀线阵,然后将虚拟线阵拆分成若干个子线阵,并构造了几种四阶累计量矩阵,利用四阶累积量盲高斯特性,并结合空间平滑算法,实现了相干信号DOA估计。计算机仿真实验表明了新算法有效性。
【关键词】：到达角估计 均匀圆阵 四阶累积量 相干信号
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究发展现状11-14
• 1.2.1 基于均匀圆阵的空间谱估计方法的研究历史与发展现状11-13
• 1.2.2 基于四阶累积量的空间谱估计方法的研究历史与发展现状13-14
• 1.3 本文的主要内容及章节安排14-16
• 第二章 圆阵测向模型和四阶累积量分析16-33
• 2.1 圆阵测向模型16-19
• 2.1.1 圆阵通常情况下的数学模型16-18
• 2.1.2 圆阵相干信号源数学模型18-19
• 2.2 到达角估计性能参数19-21
• 2.3 圆阵测向模型和线阵测向模型的联系21-26
• 2.3.1 模式空间变换方法21-25
• 2.3.2 内插阵列变换方法25-26
• 2.4 四阶累积量的基本知识26-32
• 2.4.1 高阶累积量的定义27
• 2.4.2 高阶累积量的基本性质27-30
• 2.4.3 四阶累积量的阵列拓展特性30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 圆阵基于四阶累积量的独立信源DOA估计方法33-53
• 3.1 圆阵结构条件下基于四阶累积量的MUSIC算法33-34
• 3.2 圆阵结构条件下改进的四阶累积量MUSIC算法34-37
• 3.2.1 均匀线阵的MFOC-MUSIC算法34-36
• 3.2.2 均匀圆阵的MFOC-MUSIC算法36-37
• 3.3 圆阵结构条件下的Virtual-ESPRIT算法37-39
• 3.4 圆阵结构条件下基于四阶累积量的互耦自校正及DOA估计算法39-45
• 3.4.1 阵元互耦误差模型39-41
• 3.4.2 矩阵降秩的互耦自校正及DOA估计算法41-43
• 3.4.3 圆阵基于RARE-Cumulant的互耦自校正及DOA估计算法43-45
• 3.5 仿真分析45-52
• 3.5.1 经典MUSIC、FOC-MUSIC、MFOC-MUSIC空间谱仿真分析45-47
• 3.5.2 经典MUSIC、FOC-MUSIC、MFOC-MUSIC估计性能仿真分析47-48
• 3.5.3 经典MUSIC、FOC-MUSIC、MFOC-MUSIC运算时间48-49
• 3.5.4 二阶RARE算法、RARE-Cumulant算法仿真分析49-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第四章 圆阵基于四阶累积量的相干信源DOA估计方法53-70
• 4.1 算法思路53-55
• 4.1.1 算法流程概述53-54
• 4.1.2 空间平滑算法54-55
• 4.2 阵列预处理及子阵划分55-57
• 4.3 构造新的四阶累积量矩阵估计相干信号到达角57-64
• 4.3.1 第一种四阶累积量矩阵57-59
• 4.3.2 第二种四阶累积量矩阵59-61
• 4.3.3 第三种四阶累积量矩阵61-63
• 4.3.4 估计相干信号到达角63-64
• 4.4 算法仿真效果及性能分析64-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 总结与展望70-72
• 5.1 全文总结70-71
• 5.2 后续工作展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-78
• 攻读硕士学位期间取得的成果78

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本文编号：1109950