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基于UCA单次快拍实现相干信源估计

作　者: 丁军军
导　师: 张旭翔
学　校: 南京邮电大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 均匀圆阵均匀圆阵旋转不变子空间算法均匀圆阵求根多重信号分类算法相干信源单次快拍
分类号: TN911.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 32次
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内容摘要

空间谱估计算法是用来估计空间信号到达接收阵列来波方向(DOA)的方法,波达方向估计也是阵列信号处理领域的一个极其重要的应用。在雷达、声纳、无线通信等信号处理的过程中都需要对信号的波达方向进行估计。文章在均匀圆阵(UCA)的信号接收模型的基础上,结合均匀圆阵旋转不变子空间(UCA-ESPRIT)算法和均匀圆阵求根多重信号分类(UCA-ROOT-MUSIC)算法,就均匀圆阵使用单次快拍实现对相干信源波达方向估计的算法进行了探索性的研究。首先,运用相位模式激励法把阵元空间中的均匀圆阵(UCA)转换为模式空间中的均匀直线阵,即虚拟均匀线性阵(VULA)。其次,对虚拟线性阵(VULA)得到的数据矢量进行Hermitian Toeplitz矩阵的重构,重构后的矩阵用以恢复信号空间和噪声空间的维度,去除了信源的相关性。最后,再运用TLS-ESPRIT算法或者ROOT-MUSIC算法对信号空间和噪声空间进行分离,进而正确估计出信号的波达方向。文章提出的算法不需要对阵元进行子阵划分,也不需要对子阵的协方差矩阵进行前/后向的空间平滑,因此减少了计算的复杂程度。仿真的结果证明文章所提的算法和使用100次快拍的传统空间平滑类算法有相近的性能,但是文章所提算法仅使用一次快拍且算法计算量非常小。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-13
  1.1 空间谱估计的研究历史与现状  8-9
  1.2 UCA测向算法研究历史与现状  9-11
  1.3 论文的主要工作  11-12
  1.4 本章小结  12-13
第二章空间谱估计基础及DOA估计方法  13-31
  2.1 空间谱估计基础  13-15
    2.1.1 窄带信号  13
    2.1.2 噪声模型  13-14
    2.1.3 估计精度  14
    2.1.4 空间谱估计的基本原理  14-15
  2.2 均匀线阵的信号模型  15-16
  2.3 空间谱估计经典算法  16-21
    2.3.1 MUSIC算法  16-17
    2.3.2 求根MUSIC算法  17-18
    2.3.3 ESPRIT算法  18-21
  2.4 均匀线阵对窄带信号的DOA仿真和结果分析  21-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章空间平滑算法的研究  31-48
  3.1 均匀圆阵的信号模型  31-33
  3.2 相干信源  33-35
    3.2.1 相干信源产生的原因  34
    3.2.2 相干信源的数学模型  34-35
  3.3 均匀线阵的空间平滑算法  35-42
    3.3.1 前向空间平滑算法  37-38
    3.3.2 后向空间平滑算法  38-39
    3.3.3 前后向空间平滑算法  39
    3.3.4 仿真  39-42
  3.4 均匀圆阵的空间平滑算法  42-47
    3.4.1 UCA-ESPRIT空间平滑算法  43-45
    3.4.2 实验仿真  45-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章基于UCA单次快拍数据实现相干信源DOA估计  48-58
  4.1 引言  48
  4.2 单次快拍的UCA-ESPRIT算法  48-51
  4.3 单次快拍的UCA-ROOT-MUSIC算法  51-53
  4.4 仿真  53-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章工作总结与展望  58-59
  5.1 全文总结  58
  5.2 工作展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-62

基于UCA单次快拍实现相干信源估计

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