基于陣列信號處理的DOA估計算法研究


2.33萬字 56頁 原創(chuàng)作品，通過查重系統(tǒng)


摘要
波達方向(DOA)估計是信號處理中的重要分支，廣泛應用于眾多領域如雷達定位、聲納探測、蜂窩移動通信、射電天文、地震勘測和生物醫(yī)學。DOA估計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精度，要求DOA估計算法對噪聲有一定魯棒性，能夠克服樣本數(shù)的限制和信號的相關性。
本文首先詳細推導了均勻線陣的接收信號模型，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估計算法中，我們選擇了L1-SVD進行研究。稀疏算法由于其超高分辨率，對噪聲的魯棒性強以及可以處理相關信源的優(yōu)勢，在很多方面得到廣泛研究和應用。但是當多個信源的空間方位十分鄰近時，稀疏算法估計性能很差，不再適用。
為了得到更好的DOA估計效果，本文詳細研究了基于空間時頻分析的DOA估計算法，著重介紹了一種高效單信源時頻（Time -Frequency，TF）點的選取方法。在此基礎上，結合稀疏表示算法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，其最大的優(yōu)勢是在處理空間鄰近信源和時頻域重疊信源問題上準確度和分辨力更高。最后，我們將時域算法和時頻域算法進行了仿真對比，仿真結果顯示了時頻算法的優(yōu)越性，驗證了STFT-L1-SVD的高效準確性。


關鍵詞：波達方向估計；稀疏表示；時頻算法