窄带信号doa估计算法的研究

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1、摘要波达方(DirectionofArrival，DOA)估计是确定若干个信号方位的一种技术。其本质是利用空间中按一定方式排列的传感器阵列所接收到的信息，按照一定的准则，估计出信号相对于阵列的入射角度。DOA估计是阵列信号处理中的一个基本问题，在无线通信、声源定位、无线传感网络、地震学等领域有着广泛的应用。本论文主要讨论窄带信号的DOA估计。按照信号源到阵列距离的远近，可分为远场信源和近场信源。本文分别研究了远场情况、近场情况以及远场近场同时存在情况下的窄带信号DOA估计算法。首先，在远场源的背景下提出了CSA．Bartlet

2、t算法。该算法先利用压缩抽样阵列对阵元接收的数据进行预处理，然后再运用Bartlett算法进行DOA估计。这种方法能减少计算量，降低硬件复杂度。虽然对数据进行了压缩并没有明显降低估计精度和分辨率。其次，在近场源的背景下提出了一种新的频率、二维到达角和距离的四维参数联合估计算法。算法只需要构造四个累积量矩阵两次特征值分解，即可实现这四个参数的估计，并且不需要峰值搜索和参数配对。由于采用四阶累积量，算法可有效抵抗高斯噪声的干扰。采用了非对称的阵列结构，有效的减少了阵列孔径损失。最后，在混合信源背景下提出了一种新的基于四阶累积量的信

3、源多参数联合估计方法，可实现信源频率、方位及距离的联合估计。该算法无需峰值搜索，适用于任意高斯噪声环境，可有效降低阵列孔径损失。通过选取特定序号阵元上的输出构造四阶累积量矩阵，有效地避免了因同时存在远场源时而出现的矩阵降秩现象，因而该算法适用于近场、远场或混合信源的参数估计。关键词：波达方向近场源远场源高阶累积量压缩抽样阵列ABSTRACTDOA(DirectionofArrival)estimationisatechnologyusedtodeterminethesignaldirection．Itsbasicideaist

4、oestimatethesignalincidentanglerelativetothearraybyusingthereceivedinformationofsensorarraywhicharearrangedinacertainwayinthespace·DOAestimationisafundamentalprobleminarraysignalprocessing，andithasawiderangeofapplications，suchaswirelesscommunication．soundlocalizatio

5、n，wirelesssensornetworks，seismologyfieldsandSOon．Thenarrow-bandsignalDOAestimationismainlydiscussedinthethesis．Sourcecanbedividedintofar-fieldsourceandnear-fieldsourceinaccordancewiththedistancetothearray．Narrow-bandsignalDOAestimationalgorithmwerestudiedunderthecas

6、esoffar-field、near-fieldandbothfields．Firstly,CSA-Bartlettalgorithmwasproposedinthebackgroundoffar-fieldsource．Inthealgorithm，thereceiveddatabyarrayelementwaspre-processedthroughtheuseofcompressivesamplingarray,thenDOAestimationwasperformedbyutilizingBartlettalgorit

7、hm．Theamountofcomputationandhardwarecomplexitywerereduced，furthermore，estimationaccuracyandresolutiondidn’texperiencethedegradationsignificantlyalthoughthedatawascompressed．Secondly,anewalgorithmforjointlyestimatingthefrequency,two．dimensionaldirectionofarrivalandra

8、ngeofnearfieldsourcesisproposedinthebackgroundoffar-fieldsource．Theproposedapproachrequiresonlyfourcumulantmatrixesandtwoeigenvaluedecompo