论文题目: 宽带测向算法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 信号与信息处理
作者: 李福昌
导师: 赵春晖
关键词: 宽带测向,最大似然方法,子空间方法,宽带波束形成,均匀线阵
文献来源: 哈尔滨工程大学
发表年度: 2005
论文摘要: 波达方向(DOA)估计在移动和卫星通信系统、信息战、雷达、被动声纳、地震学、射电天文学、导航、视频会议、时间序列分析、谱估计等方面有着广泛的应用,引起了人们极大的研究兴趣。但已有的测向算法,大多数是基于被测信号为窄带信号这一前提假设的,也即信号的带宽远小于中心频率,信号复包络在阵列的各个传感器上被视为是无差别的,由于信号到达各个传感器上的时间延迟不同而产生相位上的差异,通过时域处理就可以对波达方向进行估计。 随着通信技术的发展,跳频信号、扩频信号、线性调频信号等宽带信号在通信系统中的应用越来越多;另外,在自然界中还有许多信号本质上就属于宽带信号,如声音信号、地震波等。因此,研究宽带信号测向就显得越来越重要。 本文针对宽带信号的特点,利用宽带信号时宽—带宽乘积大的特点,分别研究了宽带最大似然测向算法、基于波达方向预估计的宽带子空间测向算法、波达方向信息完全未知情况下的宽带子空间测向算法和宽带波束形成器,从理论上分析了它们的性能,用仿真实验对其波达方向估计性能进行验证。本文的主要研究工作和取得的主要成果如下: (1)在高斯噪声假定下,基于最大似然的宽带测向算法是最优的,但代价函数的优化是个很难处理的问题。本文提出了把交替投影算法和EM算法结合起来对宽带确定性最大似然测向算法代价函数进行优化,充分利用了交替投影算法收敛率快的特性,同时消除了EM算法的初值敏感性。 (2)提出了应用遗传算法对宽带确定性最大似然测向算法代价函数和宽带加权子空间拟合测向算法代价函数进行优化,得出了波达方向估计结果与遗传算法运行参数之间的关系,为宽带测向的实际工程应用提供了依据。 (3)本文对传统的旋转信号子空间宽带测向算法进行了修正,既减少了聚焦矩阵的运算量,又提高了波达方向估计精度和分辨能力。 (4)通常的基于阵列流行变换的宽带测向算法,在求聚焦矩阵时需要对
论文目录:
第1章 绪论
1．1 课题的目的和意义
1．2 与本课题相关的基本概念
1．2．1 数学模型
1．2．2 影响波达方向估计结果的因素
1．2．3 表征波达方向估计性能的参数
1．3 宽带测向的研究现状和目前存在的问题
1．3．1 基于最大似然的方法
1．3．2 基于子空间的方法
1．3．3 目前存在的问题
1．4 本课题的主要研究内容
第2章 宽带最大似然测向算法
2．1 引言
2．2 宽带确定性最大似然测向算法
2．2．1 宽带确定性最大似然估计子
2．2．2 代价函数的优化
2．2．2．1 交替投影算法
2．2．2．2 EM算法
2．2．2．3 遗传算法
2．2．3 算法的具体步骤
2．2．4 实验结果分析
2．2．4．1 用交替投影算法进行优化
2．2．4．2 用交替投影算法和 EM算法相结合的方法进行优化
2．2．4．3 用遗传算法进行优化
2．2．4．4 三种优化算法的性能比较
2．3 宽带随机高斯性最大似然测向算法
2．3．1 宽带随机高斯性最大似然估计子
2．3．2 宽带确定性最大似然和随机高斯性最大似然估计等价的条件
2．3．3 克洛美罗限
2．3．4 算法的具体步骤
2．4 宽带加权子空间拟合测向算法
2．4．1 宽带加权子空间拟合估计子
2．4．2 信号特征矢量的选择
2．4．3 代价函数的优化
2．4．4 算法的具体步骤
2．4．5 实验结果分析
2．5 本章小结
第3章 基于波达方向预估计的宽带子空间测向算法
3．1 引言
3．2 基于阵列流形变换的宽带测向算法
3．2．1 理论依据
3．2．2 聚焦矩阵的求取
3．2．3 算法的具体步骤
3．2．4 实验结果分析
3．3 修正 RSS算法
3．3．1 聚焦矩阵的简化
3．3．2 算法的具体步骤
3．3．3 实验结果分析
3．4 基于近似阵列流行变换的宽带测向算法
3．4．1 矩阵极分解理论
3．4．2 聚焦矩阵的求取
3．4．3 算法的具体步骤
3．4．4 实验结果分析
3．5 基于伪数据矩阵奇异值分解的宽带测向算法
3．5．1 伪数据矩阵的构造及奇异值分解
3．5．2 算法的具体步骤
3．5．3 实验结果分析
3．6 基于四阶累积量矩阵特征分解的宽带测向算法
3．6．1 四阶累积量矩阵在宽带测向算法中的应用
3．6．2 算法的具体步骤
3．6．3 实验结果分析
3．7 各种阵列流行变换矩阵之间的关系
3．8 本章小结
第4章 波达方向信息完全未知情况下的宽带子空间测向算法
4．1 引言
4．2 广义阵列流行内插宽带测向算法
4．2．1 指向矢量的可分离替代
4．2．2 广义阵列流行内插算法
4．2．3 算法的具体步骤
4．2．4 实验结果分析
4．3 基于无噪协方差矩阵变换的宽带测向算法
4．3．1 算法描述
4．3．2 算法的具体步骤
4．3．3 性能分析
4．3．3．1 与TCT算法和 SST算法的关系
4．3．3．2 波达方向估计的无偏性
4．3．4 实验结果分析
4．4 改进NCT算法
4．4．1 变换矩阵的简化
4．4．2 算法的具体步骤
4．4．3 实验结果分析
4．5 基于伪协方差矩阵特征值分解的宽带测向算法
4．5．1 伪协方差矩阵的构造及特征值分解
4．5．2 算法的具体步骤
4．5．3 实验结果分析
4．6 本章小结
第5章 宽带指向最小方差波束形成器
5．1 引言
5．2 改进的宽带指向最小方差波束形成器
5．3 算法的具体步骤
5．4 实验结果分析
5．5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
发布时间: 2005-10-21
参考文献
- [1].基于信号稀疏表示的阵列测向算法研究[D]. 罗晓宇.电子科技大学2016
- [2].宽带相干信源测向算法研究及实现[D]. 谢锘.西安电子科技大学2010
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- [4].二维超分辨测向算法理论及应用技术研究[D]. 谢纪岭.哈尔滨工程大学2008
- [5].提高空间谱估计分辨率的超分辨测向算法研究[D]. 蓝晓宇.哈尔滨工程大学2012
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