快速穩(wěn)健的參數(shù)估計(jì)及波束形成技術(shù)研究.pdf

1、陣列信號(hào)處理是現(xiàn)代信號(hào)處理的一個(gè)重要的分支，其應(yīng)用廣泛的涉及到雷達(dá)、聲吶、導(dǎo)航、通訊、成像、地質(zhì)勘探和生物醫(yī)學(xué)工程等諸多領(lǐng)域。因此對(duì)于該領(lǐng)域的研究有著重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。本論文的主要研究?jī)?nèi)容是陣列信號(hào)處理系統(tǒng)中的參數(shù)估計(jì)和波束形成技術(shù)，其目的是為了研究不同的噪聲背景下快速有效的子空間估計(jì)方法，以及建立快速穩(wěn)健的波束形成技術(shù)。 論文主要的工作如下： 1)針對(duì)多級(jí)維納濾波器(MSWF)用于子空間估計(jì)時(shí)信號(hào)特征矢量泄漏到噪聲

2、子空間的問(wèn)題，提出了一種新的信號(hào)子空間估計(jì)算法，該算法不需要訓(xùn)練信號(hào)和信源個(gè)數(shù)的先驗(yàn)知識(shí)。對(duì)于信源個(gè)數(shù)的確定，給出了一種信源檢測(cè)的后判斷方法，最終完成信源個(gè)數(shù)及方向的同時(shí)估計(jì)。整個(gè)算法不需要協(xié)方差矩陣的計(jì)算和特征值的分解，具有較低的計(jì)算復(fù)雜度。 2)對(duì)于空間相關(guān)噪聲下的快速DOA估計(jì)，我們把時(shí)間相關(guān)信息引入到多級(jí)維納濾波器算法中，提出了基于空時(shí)相關(guān)的多級(jí)維納分解算法，用于快速估計(jì)空間相關(guān)噪聲下信源的波達(dá)方向。同時(shí)針對(duì)相干信源情況

3、我們給出了前后向平滑的多級(jí)維納子空間估計(jì)快速算法，用于快速估計(jì)相干信源的波達(dá)方向。 3)針對(duì)基于采樣協(xié)方差矩陣冪的快速子空間估計(jì)方法中存在的缺點(diǎn)：需要預(yù)先知道信源個(gè)數(shù)的先驗(yàn)知識(shí)以及分離信號(hào)與噪聲特征值的門(mén)限。本文提出了一種基于QR分解的Power-ESPRIT(以下簡(jiǎn)稱QP-ESPRIT算法)新算法。首先使用采樣數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣的冪(Power)獲得噪聲子空間的估計(jì)，然后對(duì)噪聲子空間進(jìn)行QP,分解并使用R矩陣估計(jì)信源個(gè)數(shù)，提出了無(wú)

4、特征分解的信源個(gè)數(shù)檢測(cè)算法一SDWED算法。進(jìn)而，信號(hào)子空間的特征向量就可以由Q矩陣確定，從而應(yīng)用ESPRIT算法獲得信源波達(dá)方向的估計(jì)。 4)提出了一種基于多極維納濾波器的快速穩(wěn)健廣義旁瓣相消(GeneralizedSidelobeCanceller,GSC)波束形成器。首先根據(jù)多級(jí)維納分解推導(dǎo)出計(jì)算加載量方程，從而得到精確的加載量，進(jìn)一步結(jié)合提出的匹配濾波器加載技術(shù)，使得算法達(dá)到了穩(wěn)健的性能。該算法不需要計(jì)算陣列的協(xié)方差矩陣

5、及其特征值分解，因此極大的降低了算法的計(jì)算復(fù)雜度。 5)提出了一種自適應(yīng)參數(shù)選擇的穩(wěn)健波束形成算法，克服了固定誤差參數(shù)的選擇對(duì)于穩(wěn)健波束形成算法性能的影響。該算法使用雙約束最壞性能的最優(yōu)化問(wèn)題，推導(dǎo)出了計(jì)算加載量的方程，并根據(jù)該方程的特性，提出了自適應(yīng)確定誤差參數(shù)的方法。與基于固定加載和特征空間等穩(wěn)健波束形成算法的仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比證明了所提算法的穩(wěn)健性和有效性。 6)使用了一種非監(jiān)督的聚類算法一FCM算法，提出了非監(jiān)督特征值