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基于矢量传感器阵列宽带波束形成及波达方向估计技术研究

作　者: 郭毅刚
导　师: 刘增力
学　校: 昆明理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 矢量传感器 矢量传感器阵列 宽带信号 DOA估计 波束形成 聚焦矩阵
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


阵列信号是现代信号处理的一个重要分支,其本质是利用空间分散排列的传感器阵列和多通道接收来获取信号的时域和空域等多维信息,以达到监测信号和提取其参数的目的。阵列信号参数估计就是根据传感器输出的处于噪声干扰环境下的信号,依照一定的准则和方法,提取出需要的信号参量。同普通的标量传感器组成的标量传感器阵列相比,矢量传感器阵列的使用使得阵列信号处理的能力得到大大提升。阵列信号处理的一个基本问题就是确定同时处在空间某一区域内的多个感兴趣的空间信号的方向或位置,即实现信号的分辨和定位也就是常说的DOA估计问题,这也是雷达、声纳、通讯等探测系统的重要任务之一；另外一个问题就是对空间某一区域内的多个感兴趣的空间信号进行有选择性的取舍,也就是空域滤波,即增强感兴趣的信号,滤去不需要的信息。宽带信号具有目标回波携带的信息量大,混响背景相关性弱,有利于目标检测、参量估计和目标特征提取等特点,在有源探测系统中越来越多地使用宽带信号。因此本文主要是在声矢量阵列的基础上进行宽带信号处理。本文在宽带信号的DOA估计方面,利用粗略扫描出信号集中方向,然后分别在信号集中方向进行聚焦处理,来确定信源方向；在宽带信号的波束形成方面,在频域处理方法中,利用抽头的方法,来提高分辨率。并通过计算机软件仿真验证其性能。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 引言  8-9
  1.2 研究的历史和现状  9-10
  1.3 本文的内容和结构  10-11
第二章 矢量传感器介绍  11-24
  2.1 声矢量传感器  11-15
    2.1.1 声矢量传感器的发展及分类  11-12
    2.1.2 声矢量传感器的工作原理  12-13
    2.1.3 声矢量传感器测量模型  13-15
  2.2 电磁矢量传感器  15-18
    2.2.1 电磁矢量传感器极化的发展  15-16
    2.2.2 电磁矢量传感器理论基础及测量模型  16-18
  2.3 矢量传感器的特性  18-23
    2.3.1 矢量传感器的指向性  18-20
    2.3.2 矢量传感器阵列的指向性  20-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 宽带信号阵列处理理论  24-48
  3.1 宽带信号以及宽带阵列信号基础  24-28
    3.1.1 宽带信号的概念  24
    3.1.2 接收阵列信号数学模型  24-26
    3.1.3 接收阵元平面数学模型  26-28
  3.2 宽带信号DOA估计  28-40
    3.2.1 子空间的DOA估计方法原理  29-31
    3.2.2 信号子空间非相干处理  31-34
    3.2.3 信号子空间相干处理  34-40
  3.3 宽带信号的波束形成  40-47
    3.3.1 波束形成  41
    3.3.2 波束形成常用准则  41-42
    3.3.3 宽带波束形成器结构  42-44
    3.3.4 宽带波束形成仿真  44-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章 矢量传感器阵列宽带信号DOA估计  48-54
  4.1 声矢量传感器阵列输出模型  48
  4.2 声矢量传感器阵列宽带DOA估计  48-53
    4.2.1 声矢量传感其阵列的CSM聚焦处理DOA估计  49
    4.2.2 仿真实验  49-53
  4.3 本章小结  53-54
第五章 矢量传感器阵列宽带信号波束形成  54-67
  5.1 矢量传感器阵列宽带信号聚焦波束形成  54-60
    5.1.1 聚焦变换的结构模型及理论  54-55
    5.1.2 聚焦变换矩阵的选取  55-56
    5.1.3 自适应波束形成权向量算法  56
    5.1.4 仿真实验  56-60
  5.2 改进结构的波束形成  60-66
    5.2.1 改进原因及结构  60-63
    5.2.2 仿真实验  63-66
  5.3 本章小结  66-67
第六章 全文总结与展望  67-69
  6.1 论文研究内容总结  67-68
  6.2 有待进一步解决的问题  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-75
附录A 攻读硕士学位期间发表论文目录  75

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理
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