窄帶陣列信號(hào)處理算法研究.pdf

1、陣列信號(hào)處理指的是將以一定形式排列且分布在空間不同位置的若干個(gè)傳感器組成一個(gè)傳感器陣列,傳感器陣列中的所有陣元感應(yīng)來自空間中的信號(hào)進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行特定的處理,使感興趣的目標(biāo)信號(hào)得到強(qiáng)化,無用的干擾和噪聲信號(hào)得到抑制,提取到有用的信號(hào)參數(shù)。空間譜估計(jì)和波束形成作為陣列信號(hào)處理的兩個(gè)基本問題,在地震勘探、無線通信、生物醫(yī)學(xué)成像等諸多方面有著廣泛的應(yīng)用。
　　本論文主要討論了基于遠(yuǎn)場(chǎng)窄帶信號(hào)的若干陣列信號(hào)處理算法。首先從最基本的兩陣元單信源

2、模型出發(fā),推導(dǎo)出均勻等距線陣、均勻等距十字陣、均勻等距圓陣的接收信號(hào)數(shù)學(xué)模型,并在均勻等距線陣模型基礎(chǔ)上,描述了陣列信號(hào)處理中最基本的理論算法。其次,針對(duì)降維的四階累積量矩陣因采樣快拍數(shù)有限而存在估計(jì)誤差的問題,提出三種結(jié)合Toeplitz近似的四階累積量測(cè)向算法。該類算法在保持虛擬陣列有效孔徑不變的同時(shí),通過去除原始四階累積量矩陣中的冗余元素,得到降維的四階累積量矩陣。接著對(duì)降維矩陣進(jìn)行Toeplitz操作,恢復(fù)其Toeplitz結(jié)構(gòu)

3、,再利用MUSIC算法、ESPRIT算法和OPM分別估計(jì)到達(dá)信號(hào)的方向。運(yùn)用Toeplitz近似法在少陣元數(shù)下不僅提高了測(cè)向精度,而且不明顯增加算法的計(jì)算量。最后,提出了一種改進(jìn)的去相干波束形成算法。該算法通過分析接收陣列數(shù)據(jù)中協(xié)方差矩陣的結(jié)構(gòu),從而獲取其中所包含的需進(jìn)行平滑操作的所有子陣數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣信息,接著對(duì)接收陣列數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣進(jìn)行處理,構(gòu)造出前后向子陣數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣,避免了子陣數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣的大量運(yùn)算,在保證波束形成性能的同時(shí)