基于陣列信號(hào)處理的DOA估計(jì)算法研究


2.33萬字 56頁 原創(chuàng)作品，通過查重系統(tǒng)


摘要
波達(dá)方向(DOA)估計(jì)是信號(hào)處理中的重要分支，廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域如雷達(dá)定位、聲納探測、蜂窩移動(dòng)通信、射電天文、地震勘測和生物醫(yī)學(xué)。DOA估計(jì)的目的是辨別入射到陣列上的空間信源的來波方向。為了提高角度分辨力和估計(jì)精度，要求DOA估計(jì)算法對(duì)噪聲有一定魯棒性，能夠克服樣本數(shù)的限制和信號(hào)的相關(guān)性。
本文首先詳細(xì)推導(dǎo)了均勻線陣的接收信號(hào)模型，然后分析了三種經(jīng)典算法：常規(guī)波束形成法（Bartlett算法）、Capon算法和MUSIC算法。稀疏表示的DOA估計(jì)算法中，我們選擇了L1-SVD進(jìn)行研究。稀疏算法由于其超高分辨率，對(duì)噪聲的魯棒性強(qiáng)以及可以處理相關(guān)信源的優(yōu)勢，在很多方面得到廣泛研究和應(yīng)用。但是當(dāng)多個(gè)信源的空間方位十分鄰近時(shí)，稀疏算法估計(jì)性能很差，不再適用。
為了得到更好的DOA估計(jì)效果，本文詳細(xì)研究了基于空間時(shí)頻分析的DOA估計(jì)算法，著重介紹了一種高效單信源時(shí)頻（Time -Frequency，TF）點(diǎn)的選取方法。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合稀疏表示算法L1-SVD，我們提出了一種新的算法STFT-L1-SVD。該算法不存在交叉干擾項(xiàng)，其最大的優(yōu)勢是在處理空間鄰近信源和時(shí)頻域重疊信源問題上準(zhǔn)確度和分辨力更高。最后，我們將時(shí)域算法和時(shí)頻域算法進(jìn)行了仿真對(duì)比，仿真結(jié)果顯示了時(shí)頻算法的優(yōu)越性，驗(yàn)證了STFT-L1-SVD的高效準(zhǔn)確性。


關(guān)鍵詞：波達(dá)方向估計(jì)；稀疏表示；時(shí)頻算法