基于时频-MUSIC的波达角估计研究

论文摘要

时频分析在处理时变的非平稳信号中有其强大的优势,而时变信号在阵列信号处理中也经常遇到,因此时频分析和阵列信号处理的结合将促进阵列信号处理向新的方向发展。本文重点研究了时频分析与MUSIC的结合而产生的新的信号处理方法—时频-MUSIC。介绍了传统时频-MUSIC方法的原理与实现,并与经典MUSIC方法进行了比较分析,仿真结果表明时频-MUSIC算法在抗噪声性能上具有更加良好的性能。但传统时频-MUSIC算法也存在着缺点,一是估角的范围受到了限制,二是交叉项所带来的影响。论文对其产生的原因及其条件进行了较详细的理论分析,发现估角范围受限是由于时频点的近似引起的;而严重的交叉项将影响时频矩阵的准确建立,从而影响多目标分辨性能。针对时频点的选取,论文提出了新的时频点选择策略,即时频矩阵中的各元素是阵元间互WVD分布的各自时频脊点,而不是按传统方法选用相同的时频点。通过此种改进,克服了传统方法的估角范围局限。仿真试验很好的验证了改进算法的应用性,改进算法可以实现[ ?π/ 2,π/ 2]内的准确估角。针对时频平面上的多目标交叉项,将空间域平滑处理方法引入时频-MUSIC方法,较好抑制了交叉项,提高了估角的精度,也为多目标条件下时频点合理选择创造了条件。论文根据不同频率目标在时频域的可分性,分析了改进时频-MUSIC方法在宽带系统中的多目标分辨性能,从而改善了传统空间谱方法处理该类问题的缺陷。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 基础知识
• 2.1 时频分析
• 2.1.1 非平稳信号
• 2.1.2 Wigner-Ville分布
• 2.1.3 Wigner-Ville分布性质
• 2.1.4 Cohen类时频分布
• 2.2 空间谱估计
• 2.2.1 空间谱估计数学模型
• 2.2.2 MUSIC算法
• 2.3 本章小结
• 第3章 时频-MUSIC
• 3.1 信号与阵列模型
• 3.2 时频分布矩阵
• 3.3 时频域的瞬时频率估计
• 3.4 性能分析
• 3.5 仿真分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 改进算法
• 4.1 改进STFD矩阵
• 4.1.1 传统时频分布局限
• 4.1.2 改进矩阵
• 4.1.3 仿真分析
• 4.2 抑制交叉项的的STFD矩阵
• 4.2.1 时频分析交叉项分析
• 4.2.2 交叉项预处理
• 4.2.3 改进矩阵
• 4.2.4 仿真分析
• 4.3 改进算法在宽带信号DOA估计中的应用
• 4.3.1 宽带信号DOA估计的发展
• 4.3.2 时频-MUSIC在宽带处理中的应用
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢