【摘要】：信源參數(shù)估計是陣列信號處理領(lǐng)域不可或缺的組成部分,在雷達、生物醫(yī)藥學、無線通信及機器人學等軍用及民用領(lǐng)域廣泛滲透。信號根據(jù)帶寬的不同可以分為窄帶信號和寬帶信號。寬帶信號自身包含的信息量更大,抗干擾能力更強,因而獲得了更多的關(guān)注�，F(xiàn)有的定位參量估計算法大多基于子空間理論,但子空間理論自身固有的一些缺點限制了該類算法的實際應(yīng)用。稀疏重構(gòu)理論的出現(xiàn),為規(guī)避子空間類方法存在的問題提供了新的思路,可以提供更高的分辨率及更強的噪聲魯棒性�，F(xiàn)有的基于稀疏重構(gòu)的信源參數(shù)估計方法主要集中于窄帶信號的一維DOA估計,針對寬帶信號的多參數(shù)聯(lián)合估計的方法較少,且存在參數(shù)估計精度不足、陣列DOA估計的最大可分辨能力低、需要額外的參數(shù)配對過程等問題。本文以高精度的寬帶信號多參數(shù)估計的理論需求為牽引,以稀疏重構(gòu)方法為數(shù)學手段,在系統(tǒng)分析經(jīng)典稀疏重構(gòu)方法及寬帶信號處理算法的基礎(chǔ)上,循序漸進的對遠場寬帶信號的一維DOA估計、二維DOA估計及近場寬帶信號的DOA和距離聯(lián)合估計問題展開深入研究,旨在稀疏重構(gòu)理論框架下為寬帶信號的多參數(shù)聯(lián)合估計問題提供新的解決方案。本文的主要貢獻和創(chuàng)新性工作包括:(1)針對遠場寬帶信號的一維DOA估計問題,利用稀疏重構(gòu)提出一種新的估計算法。通過對寬帶信號進行預(yù)處理,避免構(gòu)造多個稀疏基矩陣,降低了算法復雜度。利用加和平均變換,給出基于二階統(tǒng)計量的向量稀疏表示方法,降低數(shù)據(jù)維數(shù),集中噪聲能量。借助TLP懲罰函數(shù)構(gòu)建加權(quán)約束條件,增強信號稀疏性,更好的逼近_0λ范數(shù)重構(gòu)信號,解決傳統(tǒng)懲罰函數(shù)存在的約束不公平的問題。該算法不僅可以實現(xiàn)寬帶信號各子頻數(shù)據(jù)之間的聯(lián)合估計,還可有效提高參數(shù)估計精度及角度分辨率,尤其是在信噪比較低、快拍數(shù)不足、信源間距較小等情況,估計性能更佳。(2)針對遠場寬帶信號的俯仰角和方位角聯(lián)合估計問題,在稀疏框架下提出一種基于互質(zhì)概念的寬帶信號二維DOA估計新算法。對寬帶信號進行DFT變換,根據(jù)各頻帶之間的互質(zhì)性選取不同的互質(zhì)頻率對兒觀測模型,獲取更多額外的不同位置的差協(xié)同陣虛擬陣元,提高DOA估計的自由度。利用不同頻率成分協(xié)方差矩陣的向量稀疏模型的稀疏一致性,給出基于聯(lián)合稀疏重構(gòu)的寬帶信號參數(shù)估計模型,提高定位精度的同時降低計算復雜度。借助已求得的俯仰角參數(shù)構(gòu)造方位角估計模型,將其放在稀疏重構(gòu)框架下進行聯(lián)合估計,避免參數(shù)配對。該算法綜合考慮了寬帶信號各頻帶之間的相同信息,既能夠有效的增加自由度,估計更多信源,又無需參數(shù)配對,估計性能較高。(3)針對近場寬帶信號的DOA和距離聯(lián)合估計問題,參考Spatial-only模型,提出一種基于稀疏重構(gòu)的寬帶信號DOA和距離聯(lián)合估計的新算法。基于Spatial-only模型構(gòu)造與寬帶信號各頻率分量無關(guān),而僅與信號的DOA和距離參量相關(guān)的陣列輸出。利用陣列結(jié)構(gòu)的對稱性,提取寬帶信號陣列輸出樣本二階統(tǒng)計量中的部分元素,構(gòu)造僅包含信號角度信息的觀測模型,將其放在稀疏重構(gòu)框架下轉(zhuǎn)換為LASSO優(yōu)化問題進行角度參數(shù)求解。最后再構(gòu)造只和距離參數(shù)相關(guān)的觀測向量,利用稀疏重構(gòu)算法求解距離參數(shù)。該算法不依賴于任何的先驗參數(shù)估計結(jié)果,且無需對寬帶信號進行頻率分解或聚焦過程,因此也不受預(yù)估角的影響,可提高參數(shù)估計性能,且無需額外的參數(shù)配對過程。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN911.7
【圖文】：

還能改善現(xiàn)有的基于1 范數(shù)約束方率和估計精度的基礎(chǔ)上還降低了算法對噪聲信號 DOA 估計的信號模型，然后詳細闡述算過程，并分析近似0 范數(shù)約束相比于1 范數(shù)約提算法在低信噪比、小快拍及信源空間間隔較( ), 1, 2, ,ps t p = Ppθ

可分辨能力低、需要額外的參數(shù)配對過程重構(gòu)理論與互質(zhì)概念，提出一種新的寬帶帶信號二維 DOA 估計的信號模型，然后互質(zhì)性構(gòu)造信源參數(shù)估計模型，提高虛擬法的二維 DOA 參數(shù)估計過程，最后通過的自由度，且參數(shù)估計精度較高，無需額型陣列結(jié)構(gòu)，其模型由如圖 4.1 所示的兩條( ), 1,2, ,ks t k = K

必要的參數(shù)配對過程，并將近場寬帶信號的二維參數(shù)聯(lián)合估計問題拓述了近場寬帶信號的俯仰角、方位角及距離的聯(lián)合估計方法。最后驗可以實現(xiàn)精準定位，具有較好的估計性能。信號模型稱均勻線性陣列下的近場源空間模型如圖 5.1 所示。( )ks tkθkr

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 趙永紅;張林讓;劉楠;解虎;;一種新的基于稀疏表示的寬帶信號DOA估計方法[J];電子與信息學報;2015年12期

2 李鵬飛;張e

本文編號：2767216