陣列信號處理中的若干問題研究.pdf

1、陣列信號處理是信號處理中的一個重要的研究方向，其廣泛的應用于許多不同的科學和工程領域例如雷達、聲納、通信、無線電天文觀測、醫(yī)學診斷、地震探測和軍事電子對抗等等。雖然經(jīng)歷了近三十年的發(fā)展，其基本理論架構和基本算法已經(jīng)相當成熟，但是在實際應用中仍然還有大量問題尚未解決。本文深入研究了其中一些問題，主要包括低信噪比信號源個數(shù)估計、多維參數(shù)聯(lián)合估計、相干信號方向估計以及寬帶信號陣列測向等問題，提出了一系列有效的算法，并進行了大量的仿真實驗和理論

2、分析。因此，本文主要工作歸納如下： 研究了以往基于特征值的信號源個數(shù)估計方法，并分析了低信噪比信號時，陣列接收數(shù)據(jù)產(chǎn)生的相關矩陣的特點。在低信噪比條件下陣列接收數(shù)據(jù)相關矩陣的特征值更容易受到噪聲的干擾，而使得基于特征值的信號源個數(shù)估計方法無法在低信噪比下很好的使用。本文針對實際的電子偵察等低信噪比環(huán)境，提出了兩種基于特征向量的信號源個數(shù)估計方法，而且引入了多變量分析方法，給出了低信噪比下的信號檢測性能。新的信號源個數(shù)估計方法無論

3、在高信噪比還是低信噪比下，都可以實現(xiàn)正確的信號源個數(shù)估計。 研究了仰角和方位角聯(lián)合估計問題，重點分析了實際中廣泛使用的L陣的特點，并提出了針對不同信號環(huán)境下充分利用互相關矩陣的解決方法。首先，提出了在一般的非相干信號條件下快速有效的聯(lián)合參數(shù)估計方法，并研究了統(tǒng)計性能和推導了估計誤差的漸進均方誤差(MSE)表達式。其次，針對非相關信號環(huán)境提出了兩種自動配對的有效聯(lián)合估計方法。最后，提出了一種新的相干信號下的有效聯(lián)合參數(shù)估計方法。因

4、此，本章的貢獻在于給出了一系列針對不同信號環(huán)境下的二維參數(shù)聯(lián)合估計方法。 研究了相干信號測向方法，并在以往算法的基礎上，提出了一種已知波形信息下的快速有效的DOA估計，算法通過無需特征值分解的線性變換技術提取所需的子空間，而后充分利用旋轉(zhuǎn)不變的陣列結構估計出DOA，而無需復雜的譜峰搜索和求根過程，仿真實驗表明本文的算法雖然會比傳統(tǒng)的已知波形估計方法稍微差一些，但是計算量的大大降低使得在實際環(huán)境中可以很好的使用。 研究和分

5、析了如何充分利用空間和時間信息提高信號檢測能力和估計性能的問題。首先提出了一種頻率和角度聯(lián)合估計的算法，利用足夠的時間相關來構造一個無噪聲影響的偽協(xié)方差矩陣，然后利用這一矩陣對參數(shù)估計實現(xiàn)自動配對。其次針對最小冗余陣又提出了一種有效的陣列擴展DOA估計方法。進一步在第四節(jié)基于廣泛應用的二維測向陣列結構L陣的基礎上，提出了一種無需配對的仰角和方位角聯(lián)合估計方法。最后仿真結果表明，充分合理的利用時間信息可以獲得更好的陣列信號檢測和估計精度。