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基于MH抽样逐次搜索的快速MUSIC算法.pdf

基于MH抽样逐次搜索的快速MUSIC算法

xl46512 2012-05-08 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《基于MH抽样逐次搜索的快速MUSIC算法pdf》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含()计算机工程与设计ComputerEngineeringandDesign开发与应用O基于MH抽样逐次搜索的快速MUSIC算法邓键敏吴瑛(信息工程符等。

()计算机工程与设计ComputerEngineeringandDesign开发与应用O基于MH抽样逐次搜索的快速MUSIC算法邓键敏吴瑛(信息工程大学信息工程学院河南郑州)摘要:传统MUSIC测向算法直接用于二维DOA估计时需要在参数空间中进行二维谱峰搜索计算量很大.针对该问题结合了马尔可夫蒙特卡罗(McMc)方法与逐次搜索的方法提出一种快速的MUSIC测向算法.该算法通过将MUSIC谱函数视为信号来向的概率密度函数采用MCMC的Metropolis.Hastings抽样器对其进行采样并利用肖除空间相关性进行逐次搜索从而估计出各个信号的来向能够在保持常规MUSIC算法性能的高分辨能力同时大大减少运算量.仿真结果表明了该算法的有效性.关键词:阵列信号处理测向波迭方向估计谱峰搜索马尔可夫蒙特卡罗Metropolis.Hasting抽样中图法分类号:TN.文献标识码:A文章编号:.().FastMUSICalgorithmviametropolishastingssamplerandsequentialsearchingDENGJian.min.、VUYing(InstituteofInformationEngineeringInformationEngineeringUniversity,ZhengzhouChina)Abstract:econventionaldirectionfindingalgorithmofMUSICneedsDpeaksearchintheparameterspace.whichcosttremendouscomputation.Inordertoreducethecomputationalcomplexity,afastdirectionofarrival(DOA)estimationmethodbasedonMarkovChainMonteCarloandsequentialsearchingisproposed,whichregardsthepowerofMUSICspecmmafunctionasatargetdistributionuptoaconstantofproportionality,andusesmetropolishastings(MH)samplerandsequentialsearchingbyeliminatingspatialcorrelativity.ThealgorithmmaintainstheconventionalMUSIC’Shighresolutioncapabilitywhilereducesthecomputationalcomplexitygreatly,andthesimulationresultshowsthevalidityofthismethod.Keywords:arraysignalprocessingdirectionfindingDOAestimationpeaksearchMarkovMonteCarlometropolishastingsampling引言在阵列信号处理领域中高分辨空间谱估计算法已有了众多的研究成果“】其中基于子空间处理的MUSIC算法由于其性能稳健不受阵列流形的限制测向频带较宽广泛应用于空间谱估计测向系统中。但利用MUSIC算法进行测向时需要进行特征分解以获得信号或噪声子空间再利用谱峰搜索进行来向估计而特征分解与谱峰搜索则要耗费较大的计算量。针对特征分解目前已有许多成熟的不需要特征分解直接获取信号或噪声子空间的方法。而在谱峰搜索问题上特别是二维谱峰搜索由于需要对二维空间的每一个节点进行搜索需要巨大的运算量与存储资源目前的主要解决方法是通过分维处理转化为一维问题但该类算法往往对阵列流形有限制不易于直接推广至任意阵形。对直接二维搜索问题一种方法是使用网格方法进行搜索即初始时用较大的步长搜索得到信号来向的大致角度再用更小的步长在该角度范围内进行精搜然而由于MUSIC谱峰的尖锐性若搜索步长过大往往可能造成遗漏真实的谱峰步长过小将造成运算量成倍增长。近年来国内外许多学者将马尔可夫蒙特卡罗(MarkovchainMonteCarloMCMC)方法应用于目标参数估计“司可以有效降低参数空间搜索时的运算量如GuoQinghua等人嘲通过利用MCMC方法中的Metropolis.Hasting(MH)抽样建立多条Markov链对MUSIC功率谱函数进行抽样实现对信号来向的快速估计。但在多信号且信号空间间隔较近时该类算法难以保证不同的Markov链分别收敛至不同的真实信号来向。本文在基于MH抽样谱峰搜索的基础上针对MCMC类算法存在的问题通过引入逐次搜索方法m将当前搜索向量去除之前搜索到的来向相关信息再用新的搜索向量建立Markov链进行搜索保证每次搜索都能正确收敛至新的信号来向且克服了原方法存在的问题。l基于MCMC的MH抽样的MUSIC谱峰搜索算法由于MUSIC算法可以产生尖锐的谱峰当把MUSIC谱函数看成依赖于来向信息的概率密度函数时信号来向角度上的点所对应的“概率”将远大于非信号来向上的点。因此收稿日期:.II:修订日期:..。作者简介:邓键敏()男福建漳平人硕士研究生研究方向为阵列信号处理吴瑛()女教授博士生导师研究方向为数字信号处理、阵列信号处理及DSP实现。Email:hypcrkof.com万方数据邓键敏吴瑛:基于MH抽样逐次搜索的快速MUSIC算法()利用MCMC方法从MUSIC功率谱函数中取得随机抽样建立Markov链时Markov链能够快速将状态移至信号来向附近并停留较长的时间由此即可以快速得到一个信号来向估计。本文采用MCMC中的著名的MetropolisHastings抽样方法对目标分布函数进行抽样。利用MH抽样器进行采样的步骤如下:将MUSIC的谱函数(式())视为目标分布函数。、l州积魂藕%丽uJ式中:x=【纠为信号来向妒分别表示方位角与仰角础)为导向矢量毋为由阵元接收数据的协方差矩阵获得的噪声子空间。建立一条Markov链设当前所在状态为通过选择某个分布可(删将由当前状态得到一个新的候选状态yGv=矽’eJ)并以概率秽力=min{t耥)()接受y作为新的状态尹”否则令”=。设方位角与仰角相互独立在取值范围内服从均匀分布口一C唰妒一Utomj()选择分布函数为gI力=gO)=gt(口’g:(妒’()式中:g(回毋(妒)分别为各自取值范围内的均匀分布的概率密度函数。此时式()变为删。力=ram{嬲)为改善算法性能可以通过在两类分布函数间进行随机选择嘲即在用于全局搜索分布函数()的基础上再增加一个用于局部搜索的分布函数即令’~U.剐妒一研一A,CAI()式中:取某个正数。即对当前状态在小范围内进行扰动而式()则是在全局范围内进行新的采样通过交替选择这两类分布来达到更高的估计精度与更快的移动至信号来向附近。为使Markov链在谱峰附近停留足够长的时间并使其停留范围较小可以通过使MUSIC谱峰更加尖锐即使用用N阶MUSIC功率谱函数此时接受概率变为删协幽{鼢『)这样Markov链将快速移至信号来向周围的较小范围内通过求取该范围内的采样值即可对来向进行估计。通过一次搜索即可得到某个信号的来向估计再建立新的Markov链进行搜索时为防止该链收敛至已估计过的信号来向文献【】的做法是对新采样到的角度附加判断即当(口’一矿)“妒’一矿)邓时重新选取状态y其中矿们为前次搜索估计出的信号来向。问题在于声的选择当信号空间间隔较小时卢值选取过大或过小都可能使Markov链状态停留至错误的区间如图l所示设A、B点为两个信号对应的谱峰第一次搜索时估计出信号l来向对应点A第二次搜索时应将A点附近区域去除当卢选取过大如图声=屈时由于两信号间隔较近去除区间选取过大致使二次搜索无法搜索到口点当声选取过小时二次搜索可能收敛至C点由此就造成了错误的来向估计。为解决该问题本文引入文献【】的逐次搜索方法将第iA图声值选取对谱峰搜索的影响次的搜索向量去除前f次搜索到的来向相关信息利用得到的新的搜索向量再进行搜索这样新的搜索将不会再收敛至已估计的信号来向附近从而保证每次搜索都能收敛至新的正确的信号来向。基于MH抽样逐次搜索的MUSIC算法在传统的MUSIC算法基础上文献】给出了消除部分空间相关性再进行逐次搜索MUSIC谱峰的方法简述如下:设信号个数P已知前f次搜索得到的信号来向矢量为未允名去掉搜索向量础)中与之相关成分具体方法为:用已估计信号来向对应的方向向量构成已估信号子空间尸=彳G)pinv似))其中pinv()表示求伪逆其零空间为Q=I矽再将搜索向量出)投影到该零空间得到新的搜索向量)=if钟出)()构造新的估计子刖=蒜()再进行搜索即可防止搜索时落入已估计过的信号来向。其中第一次搜索使用式()其后搜索使用式()逐次搜索即可估计出所有信号来向。因此通过在原基于MH抽样的MUSIC谱峰搜索算法基础上通过引入去相关逐次搜索的方法估计多个信号时在第二次及之后的搜索过程中就无需考虑声值的选取。至此归纳基于MCMC逐次搜索的MUSIC算法步骤如下:()利用接收到的阵元数据估计出噪声子空间毋可以采用传播算子或维纳滤波等方法快速获得初始化已估计信号个数=()初始化Markov链初态工埘=伊迭代次数i=O:()产生在区间】内均匀分布的随机数甜当Ha时新样本yea式()所示分布(全局搜索)生成否则用()式生成(局部搜索)并令f=f“)用式()计算出接受概率a生成在区间】内均匀分布的随机数’若v<a贝U接受新样本为Markov链的新状态:=y否则保持状态不变=一’”()判断Markov链的状态是否已经落入期望信号来向附近(收敛)判断方法如下令MJJJ岛击至矿一)'咭三矿州()西击mOl矿一一岛|西击至I矿训一伽I()万方数据。()计算机工程与设计ComputerEngineeringandDesign式中:膨一正整数且f肛。当f=fo比龟与面龟(s为较小的正数)都满足时即认为Markov链已移至信号来向附近的小范围内此时迭代次数为f=lo铆=p再由式()即可得到第个信号的来向否则跳转至步骤()()判断是否已估计出所有的信号来向当尸时程序结束否则用式()更新目标分布函数再跳转至步骤()。说明:由于尸近似为奇异矩阵进行第n(n>)次谱峰搜索时空间谱在已估计的来向点上会出现突起的情况为防止Markov链状态再次停留至这些点可令其谱函数值为零来解决。计算机仿真及结论设定仿真条件:阵列为元均匀圆阵半径与信号载波波长比为.两个等功率入射信号来向分别为(。。)与()M=Ⅳ=五=.=.A=.。搜索初始角度在取值范围内任取一个随机数在信噪比为dB时应用本文算法进行DOA估计某次仿真实验中两次搜索过程角度采样的路径如图所示原始MUSIC谱与去相关性后第二次搜索时的谱图如图所示。堪援型畏迭代次数一方位角:一仰角(a)第次搜索估计出来向为(.。.。)选代次数一方位角:~~仰角(b)第次搜索信号来向估计为.。.。)图两次搜索过程状态转移路径由图可以看出利用MCMC的MH抽样方法对MUSIC谱函数进行抽样时可以迅速使Markov链状态移至期望信号附近由图可以看出通过对搜索向量进行去相关处理二次搜索时只剩下未估计信号的谱峰从而保证了每次搜索Markov链都收敛至不同的期望信号实现对不同信号的分离估计。在不同信噪比条件下次MonteCarlo实验得到信号估计的平均迭代次数如图所示。可以看出随着信噪比的提升迭代次数明显减少这是因为信噪比较高时MUSIC谱赫《£蝈图去相关前后MUSIC谱图SNR(dB)图迭代次数与信噪比关系峰更加尖锐因此Markov链越快停留至信号来向附近而在信噪比较低时由于谱峰间波谷较高且波动较大因而迭代次数较大可以通过调整£与肘的大小加快收敛速度但估计精度也会因此受到一定影响。如图所示在不同信噪比条件下两个信号来向估计的均方根误差与信噪比的关系并与使用网格搜索的传统MUSIC算法进行对比网格搜索时步长取为.。由仿真结果可以看出本文算法的估计性能与传统MUSIC算法基本一致且在信噪比较低(<dB)时估计性能甚至优于传统直接基于网格搜索的MUSIC算法这是由于本文算法使用了基于逐次搜索的分离估计实际上相当于降低了MUSIC算法的信噪比门限“因而在信噪比较低时能够分辨出间隔较近的信号。计算量分析:由图可以看出利用MCMC的MB抽样方法进行谱峰搜索时收敛至期望角度附近的迭代次数一般为几百次而如果使用网格搜索步长为O.。的情况下需要对整个参数空间进行x/.=次计算而两种方法在每个节点的计算量相当(基于MCMC算法在每个节点的运算量略大于基于网格搜索算法哆因此其总计算量将远大于MCMC的MII抽样方法同时运算过程只需要存储肘个节点m咖蚴咖瑚鲫湖枷万方数据邓键敏吴瑛:基于MH抽样逐次搜索的快速MUSIC算法()£易夏e鲁蚕SNR(dB)本文算法:口一传统MUSIC(a)方位角估计均方根误差SNR(dB)本文算法“一传统MUSIC(b)仰角估计均方根误差图信号l估计均方根误差与信噪比关系的MUSIC功率谱值而基于网格搜索算法需要存储所有节点上数据因此大大减少了耗费的存储资源。此外为进一步提高精度可以本文算法得到的角度作为估计的粗略角度再进一步进行精搜索(用网格法或牛顿算法)来获取更精确的来向估计。结束语本文针对MUSIC算法中谱峰搜索运算量大的问题在基于MCMC的MH抽样方法的基础上引入逐次搜索方法给出一种适用于多信号且能够分辨空间相隔较近信号的快速测向算法克服了单纯基于MH抽样搜索估计来向时存在的问题。与传统MUSIC算法相比本文算法在保持了良好的角度分辨率的前提下大大降低了搜索时耗费的运算量与存储资源计算机仿真结果验证了算法的有效性。参考文献:【】王永良.空间谱估计理论与算法M】.北京:清华大学出版社.HuangLWuS,FengDeta.Lowcomplexi哆methodforsignalsubspacefittingJ.ElectronicsLetters():.TayemNKwonHM.LshapedimensionalarrivalangleestimarionwithpropagatormethodJ.IEEETramonAntennasandPropagation,():.LarocqueJR,ReillyJEReversiblejumpMCMCforjointdetectionandestimationofsourcesincolorednoiseJ.IEEETransactiononSignalProcessing():.DjuricPMHuangYufeiGhirmaiT.Perfectsampling:Areviewandapplicationstosignalprocessing【J.IEEETransactionOllSignalProcessing,():.GuoQinghua,LianGuisheng.FastMUSICspectrumpeaksearchviaMetropolisHastingssampleJ.JoRmalofElectronics(China)():.于红旗。黄知涛周一宇等.一种基于逐次搜索的快速MUSIC方法J】.现代雷达():..LarocqueJR,ReillyJP,ReversiblejumpMCMCforjointdetectionandestimationofsourcesincolorednoiseJ.IEEETramSignalProcessing():.(上接第页)结束语计算机电源系统中存在的负载交叉调节效应问题逐渐对高性能计算机带来越来越严重的影响为了减小这种影响提高计算机ATX电源的性能本文提出了一套系统的ATX电源解决方法。该方法突出的特点是以双路磁放大器设计变压器副边独立稳压电路提高了输出精度并解决了多路输出中存在的负载交叉调节效应问题。主功率变换采用双管正激拓扑提高了系统可靠性。另外采用集成电路的方式设计了简单实用的ATX时序电路完成了能够与主机通信的功能简化了传统的设计。参考文献:刘军。严仰光.加权电压控制多路输出正激变换器的研究【J】.南京航空航天大学学报():.【】陈乾宏阮新波严仰光.多路输出电源中耦合电感的模型及分析【J】.电工技术学报():.【】程庆生.磁放大器在开关电源中的应用研究【J】.通信电源技术,():.f】张先淼刘新伟金天均。等.基于磁放大器的分布式电源研究【J】.机电工程():..【】Abraham.开关电源设计【M】.北京:电子工业出版社:lm.【】ATXlVpowersupplydesignguideversion.【S】.【】毛行奎.采用磁放大器后级稳压的反激变换器设计【J】.电力电子技术。():..【】WenCC。ChenCL.Magarnpapplicationandlimitationformultiwindingflybackconverter【J】.ProceedingofIEEEElectricPowerApplications():.】李新.大电流多输出开关型稳压电源的实现J】.华南理工大学学报(自然科学版)():..【】石健将严仰光何湘宁.具有输出耦合电感的高压增益双管正激组合变换器【J】.南京航空航天大学学报():..阱吲Ⅲ吲旧忉吲万方数据基于MH抽样逐次搜索的快速MUSIC算法作者:邓键敏吴瑛DENGJianminWUYing作者单位:信息工程大学信息工程学院,河南,郑州,刊名:计算机工程与设计英文刊名:COMPUTERENGINEERINGANDDESIGN年卷(期):()被引用次数:次参考文献(条)王永良空间谱估计理论与算法HuangLWuSFengDLowcomplexitymethodforsignalsubspacefitting()TayemNKwonHMLshapedimensionalarrivalangleestimationwithpropagatormethod()LarocqueJRReillyJPReversiblejumpMCMCforjointdetectionandestimationofsourcesincolorednoise()DjuricPMHuangYufeiGhirmaiTPerfectsampling:Areviewandapplicationstosignalprocessing()GuoQinghuaLiaoGuishengFASTMUSICSPECTRUMPEAKSEARCHVIAMETROPOLISHASTINGSSAMPLER()于红旗黄知涛周一宇徐欣一种基于逐次搜索的快速MUSIC方法()LarocqueJRReillyJPReversiblejumpMCMCforjointdetectionandestimationofsourcesincolorednoise()相似文献(条)学位论文李胜基于卫星侦察的空间阵列信号处理仿真实验模型研究采用阵列信号处理进行高分辨率测向是新体制电子侦察卫星最关键的一个环节本文研究了MUSIC、ESPRIT、WSF、FOCMUSIC等算法的原理并从工程实用的角度分析比较了它们的性能。本文还分析了多普勒频移对测向的影响和测向误差等因素对定位的影响并提出了解决方法。文章最后提出了一个测向定位系统方案。期刊论文熊霞斯炜玮吴瑛SHARCDSP芯片在阵列信号处理中的性能研究现代电子技术,()从应用角度介绍了ADSPDSP芯片的基本性能,并用ADSP实现了基本的阵列信号测向算法MUSIC算法着重讨论了如何利用ADSP的结构和开发环境来提高程序的执行效率,满足系统设计的要求学位论文颜杰阵列测向系统校正技术研究随着对空域信号的检测和参数估计要求越来越高作为空域处理主要手段的阵列信号处理发展极为迅速应用非常广泛。其中作为阵列信号处理中的一个重要研究方向空间谱估计技术也有了很大发展。超分辨空间谱估计测向技术估计精度高分辨率高可以对多个信号同时测向的种种优点使其在军事领域以及他领域获得越来越广泛的重视。但是这类算法需要精确已知的阵列流型当阵列流型存在误差时会导致这类算法测向性能急剧下降有时甚至完全失效比不上传统方法这已经成为了超分辨空间谱估计技术走向实用化的一个瓶颈因而阵列误差校正便成了这一体制系统的一个重要研究问题。本文针对上述问题研究和比较了各种阵列误差校正算法并讨论提出了实际应用中的系统校正方案。主要工作如下:研究了存在误差时的阵列测向信号模型对各种阵列测向误差建立了数学模型并详细分析了各种阵列误差对阵列测向算法性能的影响同时进行了相应的仿真得到了影响模型的主要误差因素是阵元幅相误差和阵元互耦误差的结论。介绍了各种阵列误差校正技术简要介绍了有源校正算法随后对自校正技术中的三类算法进行了详细地讨论和研究包括基于阵列结构的自身特性校正、基于高维优化的迭代搜索校正和基于ESPRIT的特征分解校正并通过仿真验证分析和比较了三类自校正算法的性能特点适用范围等等。探讨了星载阵列测向系统误差校正技术简要介绍了星载阵列测向系统详细分析了星载环境下的各种测向误差并提出了系统总体校正方案最后将基于ESPRIT的自校正技术应用于基于双L阵的快速测向算法中得到一种校正阵元幅相误差的自校正算法仿真结果证明了算法的有效性。最后基于MATLAB平台设计了一个星载阵列测向场景仿真系统介绍了仿真系统界面并进行了仿真验证。期刊论文孙金元魏平阵列测向系统性能分析与仿真桂林电子工业学院学报,()测向模糊和测向精度是阵列测向系统的重要性能指标,特别是在阵元间距与载波波长之比很大时,不同的阵列结构的测向模糊特性有明显的不同,通过对测向模糊的理论分析,利用MUSIC算法,在八元均匀园阵和七元均匀L阵及非均匀L阵的基础上,对测向系统进行了性能仿真根据对这三个不同阵列的模糊性和测向精度的比较与分析,得出了具体阵列的设计方案学位论文王磊基于阵列信号处理的无线通信侦察系统关键技术研究本文针对无线通信侦察系统中的几个关键技术:无线电通信测向、波束形成以及阵列校正问题主要进行了以下几个方面的研究工作:讨论了基于相位干涉仪的单源测向问题。讨论了基于空间谱估计的多源测向问题。讨论各种波束形成的方法。首先介绍了波束形成的基本原理及其分类然后根据分类进行四个部分的讨论讨论了阵列校正问题。首先给出阵列误差参数模型并通过实验分析了各种模型误差对阵列性能的影响然后对目前的阵列校正方法进行了综述介绍了有源校正和自校正的典型方法接着提出了一种新的有源校正算法。学位论文陈浩阵列信号处理相关技术研究通过传感器阵列或者是天线阵列把时域采样变成时空采样将时间频率变成空间频率(角度)从而将时域信号处理的许多理论成果推广到空域开辟了信号处理的一个新领域阵列信号处理。随着微电子技术、数字信号处理技术、并行处理技术的迅猛发展阵列信号处理的理论和应用也得到了一定发展与此相关的研究工作不断发展与深入其应用范围也不断扩大。利用空时联合自适应阵列信号处理技术针对面阵天线测向系统的特点本文对以下内容进行研究并提出了一些解决的方案:研究宽带阵列通道自适应数字均衡技术给出了通道自适应均衡方案研究宽带空时联合降维技术给出一种基于硬件结构的降维方法研究二维空间高分辨率技术给出改进的MUSIC算法实现高精度测向并实现对相干信号测向以及弱信号的提取以及DOA估计算法的快速实现给出一种基于频率和角度级联估计的方案实现宽频段的参数估计研究高速数据传输、多通道数据同步技术设计高速AD采样及数据传输模块、统一的采样时钟模块实现数据的高速传输及多通道的数据同步。期刊论文黄知涛刘章孟周一宇HUANGZhitaoLIUZhangmengZHOUYiyu延迟相乘宽带LFM信号阵列测向方法电子学报,()为了充分利用宽带线性调频(LFM)信号的时域信息,实现对此类信号的阵列快速高精度测向,结合线性调频信号调制样式的特殊性,提出了一种基于阵列接收数据时域延迟相乘的宽带线性调频信号阵列测向新方法该方法利用窄带阵列测向方法实现了对宽带线性调频信号的快速测向,其计算效率和对阵元间距的适应范围均优于常规的宽带聚焦类测向方法仿真结果表明新方法在处理线性调频信号时具有比常规的宽带CSM方法更优的性能学位论文顾建峰阵列信号处理中的若干问题研究阵列信号处理是信号处理中的一个重要的研究方向其广泛的应用于许多不同的科学和工程领域例如雷达、声纳、通信、无线电天文观测、医学诊断、地震探测和军事电子对抗等等。虽然经历了近三十年的发展其基本理论架构和基本算法已经相当成熟但是在实际应用中仍然还有大量问题尚未解决。本文深入研究了其中一些问题主要包括低信噪比信号源个数估计、多维参数联合估计、相干信号方向估计以及宽带信号阵列测向等问题提出了一系列有效的算法并进行了大量的仿真实验和理论分析。因此本文主要工作归纳如下:研究了以往基于特征值的信号源个数估计方法并分析了低信噪比信号时阵列接收数据产生的相关矩阵的特点。在低信噪比条件下阵列接收数据相关矩阵的特征值更容易受到噪声的干扰而使得基于特征值的信号源个数估计方法无法在低信噪比下很好的使用。本文针对实际的电子侦察等低信噪比环境提出了两种基于特征向量的信号源个数估计方法而且引入了多变量分析方法给出了低信噪比下的信号检测性能。新的信号源个数估计方法无论在高信噪比还是低信噪比下都可以实现正确的信号源个数估计。研究了仰角和方位角联合估计问题重点分析了实际中广泛使用的L阵的特点并提出了针对不同信号环境下充分利用互相关矩阵的解决方法。首先提出了在一般的非相干信号条件下快速有效的联合参数估计方法并研究了统计性能和推导了估计误差的渐进均方误差(MSE)表达式。其次针对非相关信号环境提出了两种自动配对的有效联合估计方法。最后提出了一种新的相干信号下的有效联合参数估计方法。因此本章的贡献在于给出了一系列针对不同信号环境下的二维参数联合估计方法。研究了相干信号测向方法并在以往算法的基础上提出了一种已知波形信息下的快速有效的DOA估计算法通过无需特征值分解的线性变换技术提取所需的子空间而后充分利用旋转不变的阵列结构估计出DOA而无需复杂的谱峰搜索和求根过程仿真实验表明本文的算法虽然会比传统的已知波形估计方法稍微差一些但是计算量的大大降低使得在实际环境中可以很好的使用。研究和分析了如何充分利用空间和时间信息提高信号检测能力和估计性能的问题。首先提出了一种频率和角度联合估计的算法利用足够的时间相关来构造一个无噪声影响的伪协方差矩阵然后利用这一矩阵对参数估计实现自动配对。其次针对最小冗余阵又提出了一种有效的阵列扩展DOA估计方法。进一步在第四节基于广泛应用的二维测向阵列结构L阵的基础上提出了一种无需配对的仰角和方位角联合估计方法。最后仿真结果表明充分合理的利用时间信息可以获得更好的阵列信号检测和估计精度。对现在广泛使用的宽带信号进行了分析和研究并针对一些特殊情况提出了一种新的DOA估计模式。与传统的宽带信号的DOA估计方法相同本文首先对宽带信号进行分割但是所提方法对每一个频段的互相关进行排列构成无噪声影响的Toeplitz矩阵来实现宽带信号的DOA估计。计算机仿真实验表明提出的方法可以对信号源个数大于阵元个数的情况进行有效的估计。期刊论文刘剑于红旗黄知涛周一宇LIUJianYUHongqiFIUANGZhitaoZIIOUYiyu模型误差对非圆信号测向MUSIC算法性能的影响电子学报,()近年来,针对非圆信号的测向算法已陆续提出,对这些算法的渐近性能及CramerRao界的分析也已见报道,但仍未涉及模型误差对此类算法影响的分析本文概括介绍了用于非圆信号测向的MUSIC(MultipleSignalClassification)算法,对其空间谱函数进行一阶泰勒展开,得到了测向误差的表达式,从而求得测向均方误差统计意义上的表达式仿真实验验证了推导的正确性,并由理论结果分析了模型误差条件下测向误差与角度间隔和非圆相位差的关系学位论文孙秋生基于特定非均匀线阵的测向算法设计与实现DOA(Directionofarrival)估计是阵列信号处理中一个重要分支在雷达、通信、声呐等领域有着广泛的应用。为避免测向的模糊均匀线阵的阵元间距一般不大于接收信号波长的一半阵元数一定时天线孔径就被限定了。在卫星接收天线高频地面雷达天线和射电天文中的干涉阵列等应用领域测向有信源容量大目标更新快的特点。测向阵列需要具有高分辨能力且具有较大的天线孔径。非均匀线阵打破了均匀线阵孔径的约束通过对阵元的合理配置可以以较少的阵元获得较高的天线孔径从而使得阵列天线波束变窄提高测角分辨力能够更好的满足空间目标的测向需求。论文结合科研项目对特定非均匀线阵的测向问题进行了研究。首先对给定的七元非均匀线阵进行了分析研究了该线阵的方向图、分辨力、多信号区分能力等性能特点。其次讨论分析了非均匀线阵的测向方案通过比较确定了基于MUSIC算法的测向方案。通过仿真分析确定了算法处理所需的阵列接收数据快拍数、谱峰搜索步长及数据处理类型。论文在深入分析了MUSIC算法特点的基础上选择DSP处理平台对算法进行实现。在实现设计中将复域MUSIC算法变换到实域以DSP处理器进行处理:根据MUSIC算法特点对其从数据协方差矩阵计算、协方差矩阵特征分解、信号源数估计、谱峰搜索四个模块分别进行设计。通过优化降低各个模块的实现复杂度提高算法实时性。最后总结各个模块的优化方法得到整个MUSIC算法的优化实现方案。最后对调试通过的处理算法在实际目标板上进行了测角精度和时间测试测试结果表明论文提出并实现的设计方案满足课题指标要求。本文链接:http:dgwanfangdatacomcnPeriodicaljsjgcysjaspx授权使用:青岛理工大学(qdlgdx)授权号:addbaeabde下载时间:年月日

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