不同噪聲環(huán)境下的寬帶LFM信號DOA估計.pdf

1、波達方向(DOA)估計作為陣列信號處理的一個重要研究方向，在雷達、通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，目前，它已成為陣列天線系統(tǒng)和智能天線的關(guān)鍵技術(shù)。波達方向估計的主要研究內(nèi)容之一是如何從背景噪聲中準確地估計信號的方位(而這些背景噪聲各種各樣，大致從簡單的高斯空間白噪聲環(huán)境到復雜的未知空間色噪聲環(huán)境)。實際工程中，最常出現(xiàn)的是復雜噪聲環(huán)境下的波達方向估計問題，由此，不同噪聲環(huán)境下的DOA估計算法研究，不僅有著重要的理論意義，也具備較高的實際應(yīng)

2、用價值。線性調(diào)頻(LFM)信號是非平穩(wěn)信號中普遍存在的一種信號形式，由于它的非平穩(wěn)特性，其參數(shù)估計較一般的信號復雜，得到了學者們的廣泛關(guān)注。本文主要就不同噪聲環(huán)境下的寬帶LFM信號波達方向估計進行研究。本文首先介紹了信號模型與陣列形式及其傳統(tǒng)的時頻子空間DOA估計算法，然后針對不同的加性噪聲環(huán)境，研究了如何在不同噪聲環(huán)境下得到準確的、高分辨的波達方向。主要工作和貢獻有：
　　 ⑴研究了寬帶LFM信號DOA估計的幾種算法，重點介紹

3、了自適應(yīng)信號稀疏分解方法——MP(Matching Pursuit)算法。計算機仿真實驗表明，在高斯白噪聲環(huán)境下，對比于傳統(tǒng)的時頻信號子空間DOA估計算法，MP算法性能較好，尤其在低信噪比情況下仍然有較高的估計精度。
　　 ⑵給出了sαs沖擊噪聲環(huán)境下的高分辨DOA估計算法。首先，給出了基于無窮范數(shù)及Screened Ratio原理的MP(簡稱“IN-SR-MP”)波達方向估計算法，即利用無窮范數(shù)歸一化先進行預處理，接著通過Sc

4、reened Ratio原理的啟發(fā)來構(gòu)建MP分解過程中進行匹配所需的相關(guān)矩陣，最后利用傳統(tǒng)MP算法，實現(xiàn)LFM信號波達角估計；其次，鑒于MP算法存在計算量大的問題，又推導出基于無窮范數(shù)歸一化預處理的傳播算子(簡稱“IN-PM”)波達方向估計快速算法。上述兩種算法的估計性能均優(yōu)于常規(guī)的FLOM-TF-MUSIC算法、FLOM-MP算法。
　　 ⑶在高斯色噪聲環(huán)境下，詳細介紹了基于線性時頻變換(FKFT)的四階累積量MUSIC算法對

5、非平穩(wěn)寬帶LFM信號的DOA估計過程，針對上述算法所存在的低信噪比下估計性能失效及運算量大的問題，又給出了基于FRFT的傳播算子的DOA估計算法。仿真實驗驗證，基于FRFT的四階累積量MUSIC算法能夠用來處理高斯色噪聲。同時，實驗亦表明FRFT-PM算法估計性能略優(yōu)于FRFT-CUM-MUSIC算法，和MP算法性能相當。
　　 ⑷在兩種噪聲共存的混合加性噪聲環(huán)境下，設(shè)計了基于FRFT的傳播算子新算法，并將基于FRFT的傳播算子