基于高阶累积量的doa估计法研究.pdf

哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要波达方向简称估计是阵列信号处理领域中的重要的研究方向。基于阵列信号处理的波达方向估计方法,可以同时对空间不同方向上的多个信号源实现高分辨率的方向估计,在雷达、声纳、主动防护系统、通信系统以及智能天线等多个研究领域中广泛的应用。论文对阵列信号处理进行了分析和研究,核心对估计算法进行研究论文首先介绍了估计传统算法及信号模型与阵列形式,并对部分经典算法进行了分析与比较。在传统的估计算法基础上,对近年来估计中出现的高阶累积量信号分析与处理技术进行了研究。通过分析算法对均匀线阵的扩展能力和存在的不足,利用高阶累积量的基本性质,提出了一种针对均匀线阵的新的阵列扩展算法。这种算法减少了矩阵运算的计算量,仿真结果表明,新的阵列扩展算法能够准确得到到达角参数,具有一定的工程意义关键词波达方向阵列信号处理高阶累积量哈尔滨工程大学硕士学位论文哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用己在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签字日期年月日哈尔滨工程大学硕士学位论文第章绪论研究背景阵列信号处理是信号处理领域内的一个重要分支,在近年来得到迅速发展,其应用涉及雷达、通信、声纳二地震、勘探、射电、天文以及生物医学工程等众多军事领域及国民经济领域。阵列信号处理是将多个传感器设置在空间的不同位置组成传感器阵列,并利用这一阵列对空间信号场进行接收多点并行采样和处理,目的是提取阵列所接收的信号及其特征信息,同时抑制干扰和噪声或不感兴趣的信息。阵列信号处理与一般的信号处理方式不同,因为其阵列为按一定的方式布置在空间不同位置上的传感器组,主要是利用信号的空域特性来增强信号及其有效提取信号空域信息。因此,阵列信号处理也常称空域信号处理。与传统的单个定向传感器相比,阵列信号处理具有灵活的波束控制、高的信号增益、极强的抗干扰能力及高的空间超分辨能力等优点,因而受到极大的关注,与此相关的研究工作不断发展与深入,其应用范围也不断扩大。同时随着微电子技术、数字信号处理技术、并行处理技术的迅猛发展,阵列信号处理的理论和实际应用也得到迅速发展阵列信号处理最主要的两个研究方向是自适应空域滤波自适应阵列处理和空间谱估计。自适应阵列处理技术的产生要早于空间谱估计。而且己得到了广泛应用,其工程实际系统已屡见不鲜。相反,尽管空间谱估计在近中也得到了普遍发展,其研究文献之多,遍及范围之广,内容之丰富令人叹为观止,但其实用系统尚不多见。目前空间谱估计理论与技术仍处于方兴未艾的迅猛发展之中,已成为阵列信号处理学科发展的主要方面当然,空间谱估计技术与自适应阵列技术有其内在的联系并相互促进。与自适应阵列技术不同,空间谱估计侧重于研究空间多传感器阵列所构成的处理系统对感兴趣的空间信号的多种参数进行准确估计的能力,其主要目的是估计信号的空哈尔滨工程大学硕士学位论文域参数或信源位置,这也是雷达、通信、声纳等许多领域的重要任务之一。理论上,该技术可以大大改善在系统处理带宽内空间信号的角度估计精度、角度分辨力及其他相关参数精度,因而在雷达、通信、声纳等众多领域有极为广阔的应用前景。实际上,利用具有某种空间分布的传感器组同时接收某物体所发出的信号,继而提出信号的特性参数,在自然界及生物界中早有广泛应用。如人的耳朵就是一个高性能的二元阵,根据耳朵对声源感觉上的差异时间、频率,人的大脑相当于信号处理器就可以正确判断出声源的方位当然,在实际应用环境中,二元阵列的检测和估计精度是远远不够的,还需要空间某种几何形状组合形成多元阵列,再配以合适的信号处理算法,组成完整的阵列信号处理系统,从而实现对感兴趣的信号的多种参数进行准确估计。这正是空间谱估计所要研究的内容。正如大家所熟悉的时域频谱是时域处理中的一个重要概念一样,空间谱是阵列信号处理中的一个重要概念。时域频谱表示信号在各个频率上的能量分布,而“空间谱”则表示信号在空间各个方向上的能量分布。因此如果能得到信号的“空间谱”,就能得到信号的波达方向所以,空间谱估计常称为“估计”此外,空间谱估计又常称为“超高分辨估计”,这主要是因为空间谱估计技术具有超高的空间信号的分辨能力,能突破并进一步改善一个波束宽度内的空间不同来向信号的分辨能力。波达方向估计指的是要确定同时处在空间某一区域内多个感兴趣信号的空间位置,即各个信号到达阵列参考阵元的方向角。波达方向技术是阵列信号处理中的重要研究方向,是近年来迅速发展起来的一门跨学科专业的边缘技术。特别是多信号源的波达方向估计、相干信号源的波达方向