检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：李佳楠山西大学

学位级别：硕士

阵列信号处理技术随着时代的发展和科学的进步,在雷达和移动通信等领域的运用中发挥出越来越重要的作用。波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计是阵列信号处理中一个重要的研究方向,可以应用于无线通信、导航定位、雷达探测等领域。... 详细信息

阵列信号处理技术随着时代的发展和科学的进步,在雷达和移动通信等领域的运用中发挥出越来越重要的作用。波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计是阵列信号处理中一个重要的研究方向,可以应用于无线通信、导航定位、雷达探测等领域。而相比于传统的一维参数估计,二维波达方向(2-Dimensional Direction of Arrival,2D-DOA)估计以及多参数联合估计的应用更加广泛,在复杂的实际环境中,由于多径传播等干扰因素的存在导致信号源高度相关甚至相干,尤其是水下环境,多径传播更加严重,因此本文针对相干信号源的2D-DOA估计进行研究。而对目标信号源进行多参数联合估计更贴近于实际应用,探地雷达的工作频率范围介于1M～1GHz之间,所以本文采用改进的传播算子方法对通过探测系统获取的信号源时频域数据进行分析,同时估计出信号源的二维角度和频率。在仿真分析中对于1M～3MHz信号源进行参数估计,结果验证了算法的有效性。本文主要研究的内容将从以下两个方向展开:(1)研究了L型阵列结构下相干信号源的二维波达方向估计。该算法利用时域和空间域内信号之间的相关性强于噪声之间的相关性,根据Toeplitz矩阵的特殊性质,重构基于时空的多重Toeplitz矩阵,对相干信号源进行去相干,最后结合ESPRIT算法得到信号源的方位角和俯仰角。通过与其他的Toeplitz矩阵重构算法以及ESPRIT算法相比,该算法的二维DOA估计在小信噪比条件下有更小的均方根误差和更高的成功分辨率。(2)研究了用于二维DOA和频率联合估计的改进传播算子方法(Propagator Method,PM)。传播算子方法是通过对矩阵进行拆分构造传播算子,不需要进行复杂的特征值分解或奇异值分解运算,而是通过对传播算子进行多次运算得到噪声子空间,从而快速地得到信号源的角度和频率信息。传统的传播算子方法需要进行谱峰搜索,而改进的传播算子无需谱峰搜索。通过分别计算L型阵列中X轴和Y轴以及整个阵列的协方差矩阵,然后划分协方差矩阵得到包含不同信息的传播算子,最后通过一系列线性变换等操作估计出信号源的角度和频率。改进的传播算子方法在高效快速地估计出信号的角度和频率信息同时,也减少了算法的计算复杂度,降低了均方根误差,提高了成功分辨率。

关键词： L型阵列 2D-DOA Toeplitz矩阵重构方法 2D-DOA联合频率估计传播算子方法

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基于互质阵列的网格误差修正高分辨DOA估计

基于互质阵列的网格误差修正高分辨DOA估计

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作者：田雨青岛理工大学

学位级别：硕士

波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计是阵列信号处理的重要研究方向之一,在雷达、声呐、无线通信、语音通信、噪声检测等领域有广阔的应用。在实际应用中常常使用均匀线阵采集信号进行DOA估计,均匀线阵方位估计的分辨力和信源数目... 详细信息

波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计是阵列信号处理的重要研究方向之一,在雷达、声呐、无线通信、语音通信、噪声检测等领域有广阔的应用。在实际应用中常常使用均匀线阵采集信号进行DOA估计,均匀线阵方位估计的分辨力和信源数目往往受阵元个数的限制。近几年,越来越多的学者关注稀疏阵列,与均匀线阵相比,在相同阵元数目情况下稀疏阵列具有更高的自由度和阵列孔径,可以提升阵列的分辨力,能分辨出超过阵元数目的信源,同时能突破奈奎斯特采样定律的限制。在此背景下,本文将互质阵列与压缩感知理论结合,研究了基于互质阵列的网格误差修正高分辨DOA估计方法,具体研究内容如下。1、针对基于传播算子的DOA估计方法在低信噪比或少快拍数情况下性能变差的问题,本文提出一种基于协方差扩展PM算法的方位估计方法。该方法依靠信号子空间的旋转不变性,对阵列接收数据协方差矩阵进行扩展和重构,将扩展的协方差矩阵分块得到传播算子矩阵,借助传播算子矩阵构造扩展噪声子空间,然后利用信号子空间与噪声子空间的正交性估计空间谱。仿真实验结果表明,相比于传统PM算法,本文方法具有更好的方位估计性能,在低信噪比或少快拍情况下的方位估计性能优势更为明显。2、在实际工程中,阵列实际布放位置与理想位置存在误差,造成阵列的DOA估计性能下降。针对该问题,本文提出了一种存在阵元位置误差情况下基于稀疏贝叶斯学习的DOA估计方法。该方法引入阵列位置误差和角度网格误差参数,并确定两种误差的先验分布;借助稀疏贝叶斯学习模型,建立联合概率密度分布函数;同时利用最大期望方法对各个未知参数进行优化迭代并对相应参数进行求解,得到空间谱图。仿真实验结果表明,所提方法有效降低了阵元位置误差的影响,具有较强的稳健性;在低信噪比或少快拍数等情况下,所提的方法具有良好的估计性能,分辨能力也有大幅度的提升。3、针对均匀线列阵检测信号数目受阵元个数限制,估计精度受阵列孔径影响等问题,本文提出一种基于互质阵列的近场源位置估计方法。该方法对阵列接收数据进行预处理,建立只包含角度参数的模型,利用迭代方法来逐步修正角度偏移向量和功率向量,得到入射信号的波达方向;固定已估计出的角度,建立关于距离参数的离网格模型,通过迭代方式逐步修正距离偏移向量,从而得到距离估计值。理论分析和仿真实验结果表明,该方法扩展了阵列孔径,提高了方位和距离的估计精度,在低信噪比和少快拍的情况下依然具有良好的估计性能,同时自动匹配估计角度与估计距离,确定信源位置。4、为了验证本文提出方法在实际应用环境中的工作性能,本文使用了千岛湖湖上试验数据对其进行分析验证。首先我们对湖上试验采集的数据进行了滤波和希尔伯特变换预处理,然后使用本文方法对预处理数据进行入射信号的DOA估计。试验数据处理结果表明,CEPM方法的方位估计方法,功率几乎全部集中在信源入射角度附近,方位估计性能优于传统的传播算子方位估计方法;第三章提出的阵元位置误差情况下基于稀疏贝叶斯学习的DOA估计方法,方位历程图性能优于传统的离网格方法,提升了方位估计的精度。湖上试验数据处理结果验证了本文提出方法的有效性,同时也验证了它们在实际应用环境下的实用性,为这些方法走向工程应用奠定了基础。

关键词：波达方向估计传播算子方法阵元位置误差稀疏贝叶斯学习最大期望方法近场源位置估计湖上试验

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双平行线阵中基于Euler变换传播算子的二维DOA估计算法

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南京航空航天大学学报 2015年第3期47卷 324-331页

作者：张小飞张立岑孙华普蒋驰陈学强南京航空航天大学江苏省物联网与控制技术重点实验室南京210016 南京航空航天大学电子信息工程学院南京210016

考虑双平行线阵中非圆信号二维波达方向(Direction of arrival,DOA)估计问题,提出了一种基于Euler变换传播算子(Propagator method,PM)的二维DOA估计算法。该算法利用非圆信号的特性,扩展了接收数据矩阵,使得角度估计性能优于二维PM算... 详细信息

考虑双平行线阵中非圆信号二维波达方向(Direction of arrival,DOA)估计问题,提出了一种基于Euler变换传播算子(Propagator method,PM)的二维DOA估计算法。该算法利用非圆信号的特性,扩展了接收数据矩阵,使得角度估计性能优于二维PM算法。同时采用Euler变换把非圆PM算法中的复数运算转换为实数运算,降低计算复杂度,角度估计性能逼近非圆PM算法。该算法可以实现二维角度的自动配对,与传统PM算法相比,可同时估计出更多的信源。该算法的优越性均可在文中得到验证。

关键词：双平行线阵波达方向估计 Euler变换传播算子方法

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求根传播算子方法及其在ARM抗诱偏中的应用

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航天电子对抗 2010年第5期26卷 1-4,22页

作者：艾名舜马红光第二炮兵工程学院陕西西安710025

反辐射导弹(ARM)抗有源诱偏问题中,多源信号在空、频域的强相关性往往造成导引头对信源数目欠估计,从而导致传统超分辨算法的测向性能下降。针对这一问题,提出了一种求根的传播算子方法,该算法首先在信源数过估计情况下计算信号到达角,... 详细信息

反辐射导弹(ARM)抗有源诱偏问题中,多源信号在空、频域的强相关性往往造成导引头对信源数目欠估计,从而导致传统超分辨算法的测向性能下降。针对这一问题,提出了一种求根的传播算子方法,该算法首先在信源数过估计情况下计算信号到达角,然后利用每个角度对应的信号功率来剔除虚假角度。求根传播算子方法不需要预先估计信号源数目,而且在信号高度相关的情况下具备很好的角度分辨性能,因此适用于解决ARM抗诱偏问题。仿真实验结果表明,求根传播算子方法在提高ARM抗诱偏能力方面的表现优于MUSIC算法。

关键词：传播算子方法反辐射导弹有源诱偏信源数估计

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非圆传播算子DOA估计算法

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数据采集与处理 2013年第3期28卷 313-318页

作者：孙心宇周建江南京航空航天大学电子信息工程学院南京210016

传播算子方法(Propagator method,PM)是一种常用的波达方向估计算法,但传统PM算法在阵元数较小时估计精度较低。本文针对非圆信号,提出了一种非圆传播算子DOA估计算法。该算法首先对接收信号进行扩展,而后对扩展信号进行子阵划分,最后利... 详细信息

传播算子方法(Propagator method,PM)是一种常用的波达方向估计算法,但传统PM算法在阵元数较小时估计精度较低。本文针对非圆信号,提出了一种非圆传播算子DOA估计算法。该算法首先对接收信号进行扩展,而后对扩展信号进行子阵划分,最后利用PM方法获得非圆传播算子。算法将信号的非圆特性与传统PM算法相结合,既具有传统PM算法无需计算协方差函数的特点,又去除了峰值搜索过程,减小了算法运算量。同时非圆特性的引入,使算法估计精度有了大幅度提高。通过计算量分析说明了算法的计算复杂度较小,并通过仿真验证了算法的有效性。

关键词：阵列信号波达方向估计非圆信号传播算子方法

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传播算子方法在宽带DOA估计中的应用

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航天电子对抗 2008年第2期24卷 43-46页

作者：于红旗刘剑黄知涛周一宇国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

将传播算子与宽带相干信号子空间方法相结合,推导了基于传播算子的宽带相干信号子空间方法,该方法所构造的聚焦矩阵不需要奇异值分解,在获取噪声子空间时不需要特征值分解,因而大大降低了运算量。比较了双边变换(TCT)方法与所推导的方... 详细信息

将传播算子与宽带相干信号子空间方法相结合,推导了基于传播算子的宽带相干信号子空间方法,该方法所构造的聚焦矩阵不需要奇异值分解,在获取噪声子空间时不需要特征值分解,因而大大降低了运算量。比较了双边变换(TCT)方法与所推导的方法在分辨两个相邻较近信号源时的性能,仿真表明,在高信噪比时,该方法性能与TCT方法相近。

关键词：阵列信号处理波达方向估计宽带信号相干信号子空间方法传播算子方法

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基于传播算子的非圆信号实值测向方法

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系统工程与电子技术 2010年第6期32卷 1136-1139页

作者：刘剑宋爱民黄国策空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077

针对现代通信系统大量使用的二相相移键控、调幅等非圆信号,为了降低基于扩展传播算子的非圆信号测向算法——扩展传播算子方法(extended propagator method,EPM)的计算量,提出了EPM实值算法。该算法将阵列输出的实部和虚部拼接使用,即... 详细信息

针对现代通信系统大量使用的二相相移键控、调幅等非圆信号,为了降低基于扩展传播算子的非圆信号测向算法——扩展传播算子方法(extended propagator method,EPM)的计算量,提出了EPM实值算法。该算法将阵列输出的实部和虚部拼接使用,即对EPM算法中的阵列输出矩阵进行复加权,用实运算实现了EPM算法,降低了计算量。仿真实验证明,新算法的阵列扩展能力及测向精度与EPM算法相当。

关键词：阵列信号处理测向传播算子方法实值算法

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空间相关噪声中电磁矢量阵二维DOA估计算法

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宇航学报 2010年第8期31卷 2002-2007页

作者：顾陈何劲朱晓华刘中南京理工大学电子工程系南京210014

针对空间相关噪声中二维DOA估计性能下降的问题,提出一种基于双子阵结构的电磁矢量阵DOA估计算法。算法假设其中一个子阵由普通标量传感器组成而另一个子阵由电磁矢量传感器组成,并且所有的传感器空间位置均为未知。算法分三个步骤实现... 详细信息

针对空间相关噪声中二维DOA估计性能下降的问题,提出一种基于双子阵结构的电磁矢量阵DOA估计算法。算法假设其中一个子阵由普通标量传感器组成而另一个子阵由电磁矢量传感器组成,并且所有的传感器空间位置均为未知。算法分三个步骤实现。首先,定义一个互相关矩阵来消除空间相关噪声;然后,采用传播算子算法估计电磁矢量传感器导向矢量;最后,通过导向矢量中电场矢量和磁场矢量的叉积计算得到闭式且自动配对的方位-仰角估计值。提出的算法不仅具有良好的估计性能,而且由于无需进行特征值分解估计信号子空间或噪声子空间,无需二维谱峰搜索,因此具有较低的计算量。蒙特卡罗实验证明了算法的有效性。

关键词：电磁矢量传感器二维DOA估计空间相关噪声传播算子方法

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基于传播算子法的某型飞机油箱冲击定位

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传感器与微系统 2010年第4期29卷 22-25页

作者：秦春明南昌航空大学电子信息工程学院江西南昌330069

研究利用阵列信号处理技术实现冲击定位的新方法,通过小波变换提取冲击响应信号某一窄带频率成分,运用传播算子法实现冲击源波达方向估计;根据Lamb波传播特性,用小波变换求出某一中心频率下的对称模式和反对称模式的Lamb波到达同一传感... 详细信息

研究利用阵列信号处理技术实现冲击定位的新方法,通过小波变换提取冲击响应信号某一窄带频率成分,运用传播算子法实现冲击源波达方向估计;根据Lamb波传播特性,用小波变换求出某一中心频率下的对称模式和反对称模式的Lamb波到达同一传感器的时间差,结合对称模式和反对称模式Lamb的速度差就可以估计出冲击源到达传感器的距离,从而实现冲击定位。在航空油箱上的实验表明:该方法能快速、精确地识别出冲击源的位置。

关键词：阵列信号处理传播算子方法波达方向估计小波变换冲击定位

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基于扩展传播算子的非圆信号测向方法

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信号处理 2008年第4期24卷 556-560页

作者：刘剑黄知涛周一宇国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073 空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077

现代通信系统大量使用非圆信号,利用经典高分辨算法对其测向没有充分利用非圆信号的信息,因而性能受限。本文提出的扩展传播算子测向算法(EPM)先对数据进行共轭扩展,再利用传播算子方法(PM)测向,充分利用了非圆信号的特点,从而可对多于... 详细信息

现代通信系统大量使用非圆信号,利用经典高分辨算法对其测向没有充分利用非圆信号的信息,因而性能受限。本文提出的扩展传播算子测向算法(EPM)先对数据进行共轭扩展,再利用传播算子方法(PM)测向,充分利用了非圆信号的特点,从而可对多于阵元数的信号进行测向,分辨力和测角精度优于OPM(正交传播算子测向算法)和MUSIC算法,同时保持了PM算法的特点,不需要特征分解(ED)或奇异值分解(SVD)。文中还分析了EPM算法的均方误差性能和计算复杂度,得到了均方误差的解析表达式。仿真实验验证了EPM算法的优良性能,均方误差的理论结果与仿真值相符。

关键词：阵列信号处理测向阵列扩展传播算子方法

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