一种利用阵元结构信息ULA波达方向估计方法的研究

【摘要】波达方向估计是阵列信号处理的重要研究内容和持续研究热点之一，主要目的是利用和处理传感器阵列接收的测量数据，估计和提取待测空间信号来波方向、信号数目、功率以及信号互相关信息等参数，在通信、雷达、军事、地震等众多实际工程领域中得到广泛应用。首先，本文针对常规MUSIC算法和ESPRIT算法不能有效估计相干信号源波达方向的问题。基于修正MUSIC算法（ModifiedMUSIC，简称MMUSIC），通过引入变换矩阵，并且在顾及到阵列接收数据及其相应变换矩阵的自相关和互相关信息后，结合总体最小二乘ESPRIT算法提出了能够同时适应相干和非相干信号源情况的波达方向估计改进ESPRIT算法（ImprovedESPRIT，简称IM-ESPRIT算法），数值仿真实验表明IM-ESPRIT算法在相干信号源来波角度间隔较小和低信噪比条件下，具有较好的估计精度、分辨率和稳定性。其次，通过对DOA估计算法研究发现，信号源数目是很多DOA估计算法需要预先已知的一个关键参数。本文利用ULA传感器阵列时延定值特征和特定参考阵元信号（如阵列中第一个阵元）与其他阵元信号的互相关函数，通过时延差分操作，推导出一个用于DOA估计的矩阵方程组，理论表明，方程组系数矩阵为Hankel矩阵，对Hankel矩阵进行奇异值或特征值分解，其奇异值或特征值数目只与信号源数目有关；同时，在信号源数目未知条件下，依据预设信号源数目，可相应构建维数可变的Hankel矩阵。根据Hankel矩阵的这一性质，我们提出一种基于阵元时延结构信息的估计信号源数目的奇异值分解算法（ATDS-SVD算法）。我们针对独立信号源、相干信号源和混合信号源（相干与非相干信号源共存）三种情况，利用ATDS-SVD算法进行信号源数目估计编程仿真实验和分析，结果表明，同常规信号源数目估计方法（AIC、MDL等）比较，ATDS-SVD算法能够同时估计相干和非相干信号源数目，并且具有渐近一致性，稳定性和估计精度较好。最后，本文利用Hankel矩阵，结合IM-ESPRIT算法角度估计原理，对ULA进行了DOA估计的仿真编程和分析。仿真实验表明，利用Hankel矩阵的IM-ESPRIT算法能够对不同信号源情况的波达方向进行估计，特别适用于低信噪比情况，表现出较好的稳定性、估计精度和分辨率，同时初步论证了该DOA估计算法的有效性和可行性。
【作者】宋雪松；
【导师】姚桂锦；
【作者基本信息】吉林大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】DOA估计；信号源数目估计；阵元结构信息；相干信号源；奇异值分解；

【参考文献】
[1]姜鸿基,毛炳雪.一锅溶剂热法制备具有不同形貌特征的CdSe量子点负载石墨烯[J].无机化学学报,2013,11:2305-2314.
[2]潘腾飞.靶场用离线数据终端设计及接入技术[D].西安工业大学,测试计量技术及仪器,2014,硕士.
[3]徐汉广.试论图腾符号与特色区域环境的营造[D].云南艺术学院,设计艺术学,2013,硕士.
[4]乔芳.拟南芥对三种类型模拟酸雨不同响应机制研究[D].厦门大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[5]桂国庆.中式快餐业顾客满意因素实证研究[D].浙江大学,2006.
[6]王余伟.搞好信息化建设，为证券行业现代化管理服务[D].西南财经大学,工商管理,2003,硕士.
[7]吕林.中医健脾法治疗痞满（功能性消化不良）临床与实验观察[D].广州中医药大学,中医内科学（专业学位）,2014,博士.
[8]王美妮.电子设备高温环境热控制技术实验研究[D].中北大学,安全工程,2014,硕士.
[9]李太平.石墨烯复合材料的制备及作为DSSCs对电极的应用研究[D].湖北大学,2013.
[10]周建平.留叶枝棉花增产机理及叶枝铃发育的研究[D].中国农业大学,农业种植,2004,硕士.
[11]蒋涛,李艾华,孙红辉.国防工程环境设备运行模式决策支持系统[J].控制工程,2005,S1:175-177.
[12]田星昱.我国巨灾再保险及证券化应用研究[D].云南财经大学,数量经济学,2014,硕士.
[13]李妍妍.试论方方小说中的武汉书写[D].河北师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[14]孟昭秦,张工会,傅绍乾.重力异常的相关分析及其应用[J].石油地球物理勘探,1991,04:487-498+546.
[15]裴建勋.新型给体材料及活性层掺杂控制的有机太阳能电池研究[D].哈尔滨工业大学,2013.
[16]叶蕾.药物分析新技术和方法的建立[D].华中科技大学,药物分析,2012,硕士.
[17]张良.三甲基碘硅烷制备与表征[D].北京交通大学,化学工程（专业学位）,2013,硕士.
[18]魏德全.中医临床经典多媒体资源库的建立与运用[D].广州中医药大学,中医临床基础,2014,博士.
[19]冯冬芹,沈佳骏,褚健.基于有色Petri网的时钟同步协议安全性分析[J].控制与决策,2014,12:2144-2150.
[20]张雯.清代杨柳青《红楼梦》年画解读[D].华南师范大学,美术史,2004,硕士.
[21]张洪涛.LTE-A系统协作多点传输中协作调度/协作波束赋型技术研究[D].北京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[22]多吉卓玛.酥油茶对SD大鼠血脂及脂质代谢相关器官的影响[D].吉林大学,人体解剖与组织胚胎学,2013,硕士.
[23]周毅俊.基于子群的群组评价组织机制研究[D].浙江工商大学,统计学,2013,硕士.
[24]王冉冉.上市证券公司竞争力评价研究[D].天津财经大学,管理科学与工程,2012,硕士.
[25]王梅菊.基于公司治理的我国上市公司内部控制信息披露研究[D].山东财经大学,会计学,2013,硕士.
[26]刘晓彤.石墨烯及柔性器件在有机磷类农药残留分析方面的应用[D].中国农业大学,农产品安全,2014,硕士.
[27]刘军.苏联建筑由古典主义到现代主义的转变（1950年代—1970年代）[D].天津大学,建筑设计及其理论,2004,硕士.
[28]杜肖.煤层气非均匀介质中扩散渗流耦合数值研究[D].中国矿业大学,地质工程,2014,硕士.
[29]温泉,李扬.嵌入式工控终端机的云计算架构及服务平台[J].计算机技术与发展,2014,12:.
[30]范长安.1：1万磁测在它西移动沙丘地区的找矿效果[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2013,硕士.
[31]冯源.太原城市社区服务建设研究[D].山西财经大学,社会保障,2014,硕士.
[32]邹荃,牛滨华,孙春岩,郭继亮.饱水石灰岩骨架和流体弹性参数的估算[J].石油地球物理勘探,2011,05:763-768+836+664.
[33]许龙飞,陈小宁.使用模糊方法的Web信息资源获取技术与实现[J].暨南大学学报(自然科学与医学版),2002,01:34-40.
[34]袁野,程林,孙元章.采用广域测量信号的2级PSS控制策略[J].电力系统自动化,2006,24:11-16+48.
[35]伍姗姗.Stroop范式中任务转换代价不对称性神经机制研究：时域和频域的结合性分析[D].西南大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[36]王力扬.温州市社会治安防控体系建设现状与优化对策研究[D].西南大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[37]蔡伟,李敏,赵哲峰,黄超.基于光波导边界传输特性的污秽在线监测技术[J].电力系统自动化,2014,10:107-112.
[38]赵平.现代金融监管体制改革研究与评价[D].长安大学,行政管理,2014,硕士.
[39]陈强.含空冷机组的区域电力系统调频问题研究[D].哈尔滨工业大学,电气工程,2014,硕士.
[40]吕振.南京国民政府时期娼妓治理问题研究（1927-1937）[D].山东大学,中国近现代史,2013,硕士.
[41]朱英.宁夏设施蔬菜连作障碍及综合防治技术研究[D].宁夏大学,植物营养学,2014,硕士.
[42]丁鹏.科技型中小企业上市绩效及其上市障碍研究[D].南京农业大学,金融学,2012,硕士.
[43]王香萍.家蝇幼虫体外分泌物分离纯化及抑菌作用研究[D].华中农业大学,农业昆虫与害虫防治,2001,硕士.
[44]丁军.基于电子商务的企业资源计划（ERP）应用模式研究[D].辽宁工程技术大学,2003.
[45]邹成路.穿越软硬交界面隧道洞口结构动力响应及其抗减震措施研究[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2014,硕士.
[46]杜月.房地产投资信托基金在中国保障性住房融资中的运用研究[D].辽宁大学,投资经济学,2012,硕士.
[47]杨旭林.改性多壁碳纳米管与石墨烯微片增强聚芳醚腈复合材料[D].电子科技大学,2013.
[48]刘佳佳.非英语专业大学生英语限时写作中的中式英语现象研究[D].沈阳师范大学,课程与教学论,2014,硕士.
[49]赵维群.市场在城市商业银行治理中的作用机制研究[D].石家庄经济学院,企业管理,2013,硕士.
[50]曹宜川,朱朝义.我国IC卡公用付费电话管理系统[J].现代电信科技.1997(02)