基于UCA的信源個(gè)數(shù)估計(jì)性能改善及其FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、在陣列信號(hào)處理中,信號(hào)源個(gè)數(shù)的估計(jì)在空間譜估計(jì)起著關(guān)鍵作用，當(dāng)估計(jì)的信源個(gè)數(shù)與真實(shí)的信源個(gè)數(shù)不一致時(shí),信號(hào)來(lái)波方向(DOA)估計(jì)算法的性能急劇惡化。因此,準(zhǔn)確的估計(jì)出信源個(gè)數(shù)意義重大。當(dāng)實(shí)際噪聲不滿足白噪聲模型時(shí)，傳統(tǒng)的高分辨方法的性能將會(huì)下降。針對(duì)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(guò)陣元數(shù)時(shí)估計(jì)性能下降問(wèn)題，提出了適用于均勻圓陣條件下基于虛擬陣列的信號(hào)源個(gè)數(shù)估計(jì)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(cuò)誤估計(jì)對(duì)DOA性能的影響；對(duì)常規(guī)信源數(shù)估計(jì)算法簡(jiǎn)要說(shuō)明，并驗(yàn)證陣元個(gè)數(shù)，色噪聲相關(guān)度、信噪比、快拍數(shù)等條件變化對(duì)信源個(gè)數(shù)估計(jì)性能的影響。
　　2．針對(duì)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?jì)性能下降，對(duì)原始陣列虛擬增加陣元數(shù)，提高陣元自由度增加可檢測(cè)的信號(hào)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(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)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(wèn)題，本文通過(guò)陣元坐標(biāo)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(pán)準(zhǔn)則驗(yàn)證了陣列擴(kuò)展對(duì)信源個(gè)數(shù)估計(jì)性能的影響。
　　3．針對(duì)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(shí)，信號(hào)蓋爾圓盤(pán)和噪聲蓋爾圓盤(pán)沒(méi)有明顯區(qū)分，造成調(diào)整因子敏感，影響估計(jì)性能。利用蓋爾圓盤(pán)準(zhǔn)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(pán)改進(jìn)算法，避免了人為因素的影響設(shè)計(jì)了自動(dòng)調(diào)整因子的方法。最后通過(guò)理論數(shù)據(jù)仿真以及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本文算法的有效性，并對(duì)本文提出的算法進(jìn)行了一個(gè)復(fù)雜度的評(píng)估。
　　4．利用Kintex-7系列的FPGA實(shí)現(xiàn)信源個(gè)數(shù)估計(jì)算法。分別對(duì)每個(gè)算法模塊進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)分析，最后進(jìn)行了系統(tǒng)資源評(píng)估，并在外場(chǎng)環(huán)境實(shí)驗(yàn)下進(jìn)行了FPGA測(cè)試分析，驗(yàn)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