壓縮傳感理論及其在寬帶陣列信號參數(shù)估計中的應用.pdf

1、信號處理的一個重要分支是陣列信號處理，其在通信、雷達、聲納、射電天文等領域有著廣泛的應用。陣列信號處理解決的關鍵問題之一是信號的參數(shù)估計，如備受關注的信號波達方向(DOA)估計。如今通信技術日新月異的發(fā)展，擴頻信號、跳頻信號、線性調(diào)頻(LFM)信號等寬帶信號在通信系統(tǒng)中應用越來越廣泛，另外，許多信號，如自然界中的地震波等信號本質(zhì)上就是寬帶信號。目前，對于寬帶信號波達方向(DOA)估計問題，廣泛使用時頻分析方法，但此類方法存在時頻點選取問

2、題，另外，使用傳統(tǒng)乃奎斯特采樣，也存在大量數(shù)據(jù)處理的問題。因此，對寬帶信號的陣列信號處理方法的研究顯得尤為重要。
　　 繼信號的稀疏分解，06年出現(xiàn)了壓縮傳感這個新的理論，打破了乃奎斯特采樣模式，只要信號在某個域具有稀疏性，便可以遠少于乃奎斯特采樣的采樣點恢復重建原始信號。本文對壓縮傳感理論進行了研究，并將其引入到寬帶陣列信號參數(shù)估計中來，研究了基于壓縮傳感理論的寬帶LFM信號的頻率以及DOA參數(shù)估計的方法。主要的工作和創(chuàng)新有：

3、
　　 1.研究了壓縮傳感理論：基本理論原理及關鍵，從觀測矩陣、信號的稀疏表示以及恢復算法幾個方面做了研究。
　　 2.研究了幾種不同的基于壓縮傳感的寬帶LFM信號頻率和DOA參數(shù)的估計算法。由于要估計的目標參數(shù)在參數(shù)的空間具有稀疏性，如單個信源的DOA，則目標為在角度空間尋找符合目標方位的一個角度，因此在角度域中，目標方位角具有稀疏性，則基于壓縮傳感實現(xiàn)參數(shù)的估計是可能的。根據(jù)壓縮傳感理論的關鍵，分別構(gòu)造觀測矩陣、信號

4、稀疏表示的過完備原子庫，選擇恢復算法，最后實現(xiàn)寬帶LFM信號頻率和DOA參數(shù)的估計。計算機仿真實驗表明，在低采樣情況下，本文算法分辨率優(yōu)于經(jīng)典的寬帶估計方法(如時頻子空間法)。
　　 3.基于壓縮傳感，實現(xiàn)了單信源和多信源情況下的寬帶LFM信號到達角估計。對于多個信源情況下的DOA估計，當各個信源不相關或相關性很小時，仍然可以利用壓縮的方法，在低采樣率下得到較好的估計效果。
　　 將壓縮傳感理論引入到寬帶陣列信號參數(shù)估計