DOA估计中的稳健稀疏重构模型及算法研究

发布时间：2017-08-16 06:01

  本文关键词：DOA估计中的稳健稀疏重构模型及算法研究

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【摘要】：波达方向(DOA)估计是阵列信号处理两大研究方向之一,在雷达、声呐以及通信中有着广泛的应用。在过去的半个世纪中,大量的参数化和非参数化DOA估计方法相继被提出来。近期,出现了一种基于稀疏表达的半参数化方法,由于其所需快拍数少、能够处理相干信源以及分辨率高等原因,受到了广泛的关注。大部分DOA估计方法都基于阵列流型准确已知的假设,然而在实际工程应用中,由于环境等因素的影响,阵元位置误差是难以避免的,而阵元位置误差的存在会使得算法的性能严重下降甚至失效,因此,解决阵元位置误差条件下的DOA估计问题具有一定的研究意义和实际应用价值。针对远场窄带信号,本文从接收数据协方差矢量化的稀疏表示角度出发,研究阵元位置存在误差情况下的DOA估计问题,提出了一种新的稀疏表达模型以及基于该模型的DOA估计算法。本论文主要的贡献与创新点包括:1.针对阵元位置存在误差的问题,在阵元位置误差服从正态分布和均匀分布的假设前提下,推导出一种全新的基于协方差矩阵矢量化的稀疏表达模型,该模型不仅考虑了阵列扰动的统计特性,而且不存在一阶泰勒展开的近似误差。仿真实验显示,相比已有的稳健DOA估计方法和自校准的DOA估计方法,本文提出的稳健稀疏重构模型和方法具有更好的性能。2.针对DOA估计中不同信号模型波达方向估计的误差和性能问题,本文推导出理想情况下确定性信号、随机性信号,以及阵元位置误差情况下确定性信号、随机性信号四种模型的克拉美罗下界,进行了相应的仿真与分析,其中特别分析了针对阵元位置误差统计量、信噪比、快拍次数和空间信号入射方向参数对克拉美罗下界的影响,为应用于实际环境的DOA估计算法研究和分析提供了一定的理论依据。
【关键词】：波达方向估计 阵元位置误差 稀疏表示 稳健 克拉美罗下界
【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;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 背景概况及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本文研究内容及结构安排13-15
• 第二章 波达方向（DOA）估计基础15-22
• 2.1 引言15
• 2.2 信号模型15-17
• 2.2.1 理想阵列信号模型15-16
• 2.2.2 实际阵列信号模型16-17
• 2.3 阵元误差对DOA估计的影响17-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 阵元位置误差条件下的DOA估计方法22-30
• 3.1 引言22
• 3.2 稳健的DOA估计算法22-23
• 3.3 自校准的DOA估计算法23-27
• 3.4 仿真实验与分析27-29
• 3.5 本章小结29-30
• 第四章 基于稀疏表示的DOA估计方法30-42
• 4.1 引言30
• 4.2 基于空域稀疏性的阵列处理框架30-31
• 4.3 基于稀疏重构的DOA估计31-38
• 4.3.1 基于观测模型的稀疏重构算法31-35
• 4.3.2 基于协方差矢量化的稀疏重构算法35-38
• 4.4 仿真实验与分析38-40
• 4.5 本章小结40-42
• 第五章 稀疏重构框架下的稳健DOA估计方法42-53
• 5.1 引言42
• 5.2 考虑误差的协方差矢量化模型42-46
• 5.2.1 阵元位置误差服从正态分布42-45
• 5.2.2 阵元位置误差服从均匀分布45-46
• 5.3 二维阵元位置误差的协方差矢量化模型46-47
• 5.3.1 阵元位置误差服从正态分布46-47
• 5.3.2 阵元位置误差服从均匀分布47
• 5.4 考虑误差的稀疏表示模型及DOA估计47-48
• 5.5 仿真实验与分析48-52
• 5.5.1 一维阵元位置误差仿真实验与分析48-50
• 5.5.2 二维阵元位置误差仿真实验与分析50-52
• 5.6 本章小结52-53
• 第六章 克拉美罗下界（CRLB）的推导及分析53-65
• 6.1 引言53
• 6.2 基于随机性信号模型的CRLB53-58
• 6.2.1 理想阵列模型的CRLB及分析53-54
• 6.2.2 阵元位置误差条件下的CRLB及分析54-58
• 6.3 基于确定性信号模型的CRLB58-62
• 6.3.1 理想阵列模型的CRLB及分析58-60
• 6.3.2 阵元位置误差条件下的CRLB及分析60-62
• 6.4 仿真实验与分析62-64
• 6.5 本章小结64-65
• 第七章 总结与展望65-67
• 7.1 总结65
• 7.2 展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 攻硕期间取得的研究成果71-72

【参考文献】

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1 曹圣红;存在阵列误差条件下波达方向估计算法研究[D];中国科学技术大学;2014年

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本文编号：681709