聲陣列寬帶信號DOA估計(jì)算法與應(yīng)用研究.pdf

1、陣列信號處理是信號處理中的一個重要內(nèi)容分支，隨著環(huán)境日趨變化以及科技日新月異的發(fā)展，有關(guān)寬帶陣列信號處理的應(yīng)用越來越廣泛。波達(dá)方向估計(jì)作為陣列信號處理中一個重要組成部分，國內(nèi)外已經(jīng)有很多研究學(xué)者對其進(jìn)行了深入的研究，并取得了很多優(yōu)秀的成果。寬帶信號與窄帶信號相比擁有較大的信號帶寬，并攜帶更復(fù)雜的信息。因此研究怎樣合理的、充分的利用寬帶信號的信息是很有必要的。文章研究重點(diǎn)是多目標(biāo)源寬帶信號的波達(dá)方向參數(shù)估計(jì)問題。本文的主要研究工作可以概述

2、如下:
　　首先，介紹了陣列信號處理技術(shù)的基礎(chǔ)（窄帶和寬帶信號模型），并列舉了一些評估寬帶信號波達(dá)方向估計(jì)理論的性能參數(shù)，以便后文能更好更全面的評價(jià)算法的估計(jì)性能。特別是推導(dǎo)出克拉美-羅界，用其來比較不同算法逼近理論界的程度。并分析了陣列孔徑小于半波長或者大于半波長的情況下對波達(dá)方向的估計(jì)性能的影響。
　　其次，傳統(tǒng)的基于聚焦矩陣的寬帶信號波達(dá)方向估計(jì)方法需要預(yù)先估計(jì)角度以便構(gòu)造寬帶信號每個窄頻上的聚焦矩陣，并且需要預(yù)先選擇

3、聚焦矩陣的頻率。因此，預(yù)先估計(jì)的角度會對聚焦矩陣產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)估計(jì)角度偏差較大時(shí)可能會導(dǎo)致聚焦矩陣方法完全失效。本文將窄帶波達(dá)方向估計(jì)理論算法提升到寬帶信號處理中，如波束形成技術(shù)、最大似然估計(jì)器以及空間譜理論估計(jì)中的子空間算法等，在此基礎(chǔ)上提出了針對寬帶聲信號的基于多重信號分類算法的圓陣平滑算法，該算法突破了傳統(tǒng)理論中線陣平滑的約束。對每種算法分別進(jìn)行單源、雙源仿真實(shí)驗(yàn)，分析其測向分辨率，給出在不同信噪比、不同快拍數(shù)下的估計(jì)性能以及

4、不同孔徑下算法的分辨率。
　　再次，我們將傳統(tǒng)的二階陣列信號處理模式提升到高階陣列信號處理模式中，利用高階陣列信號處理可以擴(kuò)展孔徑，而且能在目標(biāo)信號源個數(shù)大于陣元個數(shù)時(shí)進(jìn)行到達(dá)角參數(shù)估計(jì)，提高了參數(shù)估計(jì)性能，但是這需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)快拍數(shù)以及更高的計(jì)算復(fù)雜度，對實(shí)際系統(tǒng)中硬件提出了更高的要求。
　　最后，我們將上述寬帶信號波達(dá)方向估計(jì)算法應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)環(huán)境中，根據(jù)課題組已有的陣列硬件，選擇不同結(jié)構(gòu)利用不同的算法，通過半消聲實(shí)