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基于垂直阵列的相干信源二维测向新方法研究

时间:2018-12-04 19:52来源:毕业论文
将阵列系统的观测矢量的协方差矩阵进行特征分解,之后对其进行解相干计算,分别计算出目标信号源与X 轴、Y 轴、Z 轴三个轴之间的夹角。然后将计算所得到的角度进行参数配对

摘要在如今的电子环境中,因为信号传播的过程中存在多径现象以及在战争之中敌人会进行电子干扰,电子环境中不可能只有一个信号源存在,这样会导致电子环境会比较复杂。一般情况下,空间中会存在大量的强相干信号源,这样就会使得对目标方位的确定更加困难。为了计算空间某一个相干信号源的二维目标方位(DOA) ,可以构造传感器垂直阵列系统的空间直角坐标系模型,获得每一个轴上的子阵列输出信号矢量。将阵列系统的观测矢量的协方差矩阵进行特征分解,之后对其进行解相干计算,分别计算出目标信号源与X 轴、Y 轴、Z 轴三个轴之间的夹角。然后将计算所得到的角度进行参数配对,每 3 个数据进行组合,得到相干信号源与X 轴、Y 轴、Z 轴三个轴之间的夹角,从而获得目标所在空间的位置。然后运用 MATLAB软件进行数据仿真,验证这种算法成立而且适用于低信噪较比、快拍次数小的情况。31132
毕业论文关键词 二维目标方位 传感器垂直阵列系统 相干信号源
Title Study on a new method of coherent source 2-D direction findingbased on vertical array
Abstract In today's electronic environment, due to the multipath signal propagation path,and in the midst of a war the enemy will conduct electronic jamming and electronicenvironment impossible only a signal source, this will lead to the electronicenvironment will be more complex. Under normal circumstances, a lot of strongcoherent signal sources exist in the space. This will make more difficult todetermine the target range. In order to computational space a coherent signalsource of two-dimensional Direction Of Arrival (DOA) can be constructed verticalsensor array system of space right angle coordinate model, access to every axisof the subarray output signal vector. After observation vector eigen-decompositionof covariance matrix of the array system, the decorrelation calculation iscarried out, which is used to calculate the target signal source and the X axis,Y axis, Z axis between the three axes angle. Then calculated the angle parameterpairing, each of the three data combination, get coherent signal sources and theX axis, Y axis and Z axis between the three axes angle so as to obtain target spaceposition. Then use MATLAB software simulation data and verify this algorithm iseffective and applicable in low signal to noise ratio and short snapshots.
源自[六\维$论*文|网(加7位QQ3249`114 www.lwfree.cn

Keywords Two dimensional DOA, Vertical sensor array system,Coherent signal source
目次
1绪论1
1.1研究背景..1
1.2国内外发展现状及研究意义.1
1.2.1DOA技术国内外发展现状1
1.2.2垂直阵列系统信号处理的发展现状..2
1.2.3研究意义.3
1.3本文的主要工作..4
2阵列系统模型..5
2.1阵列系统模型的建立5
2.2阵列系统模型的公式表达.5
2.3空间平滑技术..7
3算法分析.9
3.1算法原理9
3.2算法过程9
4MATLAB仿真..12
4.1仿真过程12
4.2仿真结果分析.18
结论19
致谢20
参考文献..21
1 绪论1.1 研究背景空间信号的DOA(Direction of arrival)估计作为信号处理中一个很重要的课题,一直受到广泛的重视和研究。DOA的技术要求是要准确,计算量要小,尽可能的简化计算量。这方面发展一直比较缓慢,直到波束形成技术之后,才突破最初一直靠机械扫描的研究瓶颈,慢慢地满足现实的部分需要,但是这远远是不够的。一直到后来文献中提出了MUSIC 算法[1][2],这种计算方法的原理比较新颖,是以信号与噪声的子空间它们之间的正交性作为基础,然后划分子空间进行参数估计,这种算法使得DOA估计问题的研究有了一些重要的发展。再后来针对MUSIC 算法的不足,不少文献又对算法进行了改良,出现了新的MUSIC 算法。为了减少对空间的搜索量,进而精简了计算量,出现了文献中的ESPRIT 算法。这种计算方法不需要对全部空间进行搜索,因此大大简化了计算量,大大提高了计算速度。后来,陆续又出现了与新的计算方法,比如说四阶累次量估计方法、双谱域算法、类MUSIC 方法、虚拟孔径扩展算法[4][6],这些算法具有扩展孔径、抑制高斯噪声、可检测更多信号源的优点,在实践中的到了重要的应用。当对相干信号源的DOA进行估计时,由于空间存在多个相干信号,这将导致这些算法将不满足要求。于是在这个背景下,提出了平滑空域思想这一种新的计算概念[7],这个概念的主要思想是把矩阵分成若干个互相重叠的子阵列,之后将各个子阵列的协方差进行平均计算从而实现去相干的目的。这些阵列的构成是由一系列传感器在空间不同的坐标轴上,这些传感器按照一定的顺序排列在一起,通过传感器来接收信号。后来在此基础上再次提出的理论,就是前后向空间平滑算法[6],这种算法充分利用了各个子阵列之间的信息,在低信噪比时这种算法将具有较高的优越性,这种算法让DOA技术再一次实现了重大的突破。前面所述这些计算方法是以空间平滑算法和特征分解结合作为基础的,后来又提出了一种传播算子算法[8],这是一种新的理论,这种算法不同于前面的算法,传播算子算法不需要空间平滑算法和特征分解。在这之后,有学者提出了一种ESPRIT 算法[6],这一种算法要构建特殊的天线阵列模型,可以减少维度而且计算方法比较简单,为DOA估计的研究提供了另一个全新的方向。 基于垂直阵列的相干信源二维测向新方法研究:http://www.lwfree.cn/tongxin/20181204/27181.html
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