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冲击噪声背景下的DOA估计研究

作　者: 杨丽丽
导　师: 刁鸣
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 冲击噪声 DOA估计 最小冗余线阵 相干信源 二维DOA估计
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 60次
引　用: 1次
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内容摘要


波达方向(DOA)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。传统的波达方向估计算法主要是针对高斯噪声提出的,而在实际情况中,空间存在大量非高斯分布的噪声,如大气噪声、海杂波噪声、人为噪声等,他们都是具有冲击性的冲击噪声。因此针对冲击噪声背景下的波达方向估计也就成为波达方向估计领域中的重要研究课题,具有重要的研究意义。冲击噪声用α稳定分布建模。本文的主要工作分为两部分。针对一维信源测向的情况,首先提出了一种基于最小冗余线阵和重构分数低阶协方差的阵列扩展算法。该方法利用最优最小冗余线阵完全扩充了阵列孔径的特点以及重构分数低阶协方差矩阵的Toeplitz特性,实现阵列扩展,可以估计的信号源数目大于阵列天线个数。仿真结果表明算法有效。其次在现有的分数低阶空时矩阵基础上加以改进,并且引入最大似然估计器,提出基于改进分数低阶空时矩阵的空时最大似然DOA估计方法,利用改进的空时矩阵和性能优越的最大似然估计器,有效地解决了冲击噪声环境下相干信源的DOA估计问题,而且避免了空间平滑类算法严重损失阵列孔径的弊端。为了解决最大似然算法繁复的多维非线性搜索,引入了AP算法进行简化。计算机仿真实验表明,基于分数低阶矩的空时最大似然算法能够有效地实现相干信源的DOA估计,尤其在低信噪比条件下,有非常明显的优势。针对冲击噪声背景下的二维相干信源估计问题,采用一种基于分数低阶矩的量子遗传算法,既承袭了量子遗传算法搜索范围大、搜索效率高、能处理相干信源的优点,也承袭了分数低阶统计量能抑制冲击噪声影响的优点。有效地解决了多维搜索的计算量问题。仿真实验表明算法有效。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-19
  1.1 课题背景  10
  1.2 α稳定分布的发展  10-12
  1.3 阵列信号处理的发展  12-17
    1.3.1 相干信源的DOA估计概述及发展现状  14-17
    1.3.2 最大似然估计算法概述及其在DOA估计中的应用  17
  1.4 本文的主要工作  17-19
第2章 空间谱估计的理论基础  19-27
  2.1 空间谱估计测向原理  19-21
  2.2 相干信号的数学模型  21-23
  2.3 常用的阵列结构  23-24
  2.4 经典的空间谱估计测向算法  24-26
    2.4.1 算法性能指标  24-25
    2.4.2 多重信号分类(MUSIC)算法  25-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章 α稳定分布及其分数低阶统计量  27-36
  3.1 α稳定分布  27-30
    3.1.1 α稳定分布的定义  27-29
    3.1.2 α稳定分布的性质  29-30
  3.2 α稳定分布的概率密度函数  30-32
  3.3 分数低阶统计量  32-35
    3.3.1 分数低阶矩  32-33
    3.3.2 共变矩阵  33-34
    3.3.3 负阶矩  34
    3.3.4 分数低阶协方差  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章 冲击噪声背景下的一维DOA估计  36-52
  4.1 基于最小冗余线阵的一维阵列扩展算法  36-44
    4.1.1 信号模型  36-38
    4.1.2 重构的分数低阶协方差  38-40
    4.1.3 仿真实验  40-44
  4.2 基于分数低阶矩的空时最大似然算法  44-51
    4.2.1 改进的空时矩阵  44-45
    4.2.2 最大似然算法的介绍及应用  45-47
    4.2.3 算法流程  47-48
    4.2.4 仿真实验及结果分析  48-51
  4.3 本章小结  51-52
第5章 冲击噪声背景下相干信源二维DOA估计  52-62
  5.1 信号模型  52-53
  5.2 信号子空间拟合算法  53-54
  5.3 量子遗传算法  54-58
    5.3.1 遗传算法  54-57
    5.3.2 量子计算  57
    5.3.3 量子遗传算法  57-58
  5.4 算法介绍  58-59
  5.5 仿真结果及实验分析  59-61
  5.6 本章小结  61-62
结论  62-64
参考文献  64-70
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  70-71
致谢  71

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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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