基于UCA的信源個數(shù)估計性能改善及其FPGA實現(xiàn).pdf

1、在陣列信號處理中,信號源個數(shù)的估計在空間譜估計起著關(guān)鍵作用，當估計的信源個數(shù)與真實的信源個數(shù)不一致時,信號來波方向(DOA)估計算法的性能急劇惡化。因此,準確的估計出信源個數(shù)意義重大。當實際噪聲不滿足白噪聲模型時，傳統(tǒng)的高分辨方法的性能將會下降。針對現(xiàn)有算法在空間色噪聲環(huán)境下，信源數(shù)接近陣元數(shù)甚至超過陣元數(shù)時估計性能下降問題，提出了適用于均勻圓陣條件下基于虛擬陣列的信號源個數(shù)估計算法，論文的主要內(nèi)容包括：
　　1．以MUSIC空間

2、譜算法為例，分別研究了信源的錯誤估計對DOA性能的影響；對常規(guī)信源數(shù)估計算法簡要說明，并驗證陣元個數(shù)，色噪聲相關(guān)度、信噪比、快拍數(shù)等條件變化對信源個數(shù)估計性能的影響。
　　2．針對信源數(shù)接近陣元數(shù)，現(xiàn)有很多算法因自由度不夠?qū)е缕涔烙嬓阅芟陆?，對原始陣列虛擬增加陣元數(shù)，提高陣元自由度增加可檢測的信號源數(shù)目的可能。本文理論分析了內(nèi)插變換和四階累積量的虛擬天線技術(shù)，通過仿真實驗，驗證了虛擬陣列增加陣列自由度性能。為了解決四階累積量中存在

3、冗余信息問題，本文通過陣元坐標矢量信息，直接構(gòu)造適用于均勻圓陣下去冗余的四階累積量矩陣，并在白噪聲下結(jié)合蓋爾圓盤準則驗證了陣列擴展對信源個數(shù)估計性能的影響。
　　3．針對色噪聲環(huán)境的不確定性，以及有限快拍下四階累積量矩陣構(gòu)造缺陷，在信源數(shù)接近陣元數(shù)時，信號蓋爾圓盤和噪聲蓋爾圓盤沒有明顯區(qū)分，造成調(diào)整因子敏感，影響估計性能。利用蓋爾圓盤準則和四階累積量都能一定程度的克服色噪聲影響，提出了一種適用于均勻圓陣條件下基于去冗余的四階累積量

4、矩陣的蓋爾圓盤改進算法，避免了人為因素的影響設(shè)計了自動調(diào)整因子的方法。最后通過理論數(shù)據(jù)仿真以及實測數(shù)據(jù)驗證了本文算法的有效性，并對本文提出的算法進行了一個復(fù)雜度的評估。
　　4．利用Kintex-7系列的FPGA實現(xiàn)信源個數(shù)估計算法。分別對每個算法模塊進行了FPGA實現(xiàn)分析，最后進行了系統(tǒng)資源評估，并在外場環(huán)境實驗下進行了FPGA測試分析，驗證了系統(tǒng)的正確性。
　　本文提出的方法具體表現(xiàn)在兩方面，一方面，在均勻圓陣條件下去冗