干擾背景下的信號(hào)探測(cè).pdf

1、在經(jīng)典的信號(hào)處理領(lǐng)域中，陣列信號(hào)處理是一個(gè)非常重要的分支，具有極其重要的地位。近些年來，隨著陣列信號(hào)處理的不斷發(fā)展以及微弱目標(biāo)源信號(hào)參數(shù)跟蹤和估計(jì)方法研究的不斷深入，空間譜估計(jì)，即波達(dá)方向(DOA，Direction of Arrival)估計(jì)已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究方向，在雷達(dá)、聲吶、射電天文學(xué)和無線通信等國(guó)防和民用領(lǐng)域中具備重大應(yīng)用價(jià)值。然而，在實(shí)際的陣列信號(hào)處理系統(tǒng)工作環(huán)境中，由于入射雜波信號(hào)的來源十分復(fù)雜，微弱的目標(biāo)源信號(hào)往往湮沒

2、在強(qiáng)干擾信號(hào)和較強(qiáng)的背景噪聲中，從而嚴(yán)重抑制了常規(guī)的空間譜估計(jì)方法在DOA估計(jì)過程中的性能。
　　本文針對(duì)常規(guī)空間譜估計(jì)方法在強(qiáng)干擾、弱信號(hào)背景下DOA估計(jì)性能受到嚴(yán)重影響的問題展開了較為深入的研究，主要的工作內(nèi)容和創(chuàng)新可以概括為如下幾點(diǎn):
　　1.歸納和分析了常規(guī)背景下的空間譜估計(jì)方法，并且對(duì)常規(guī)空間譜估計(jì)方法中經(jīng)典的Bartlett算法（常規(guī)波束形成法）、最小方差無失真響應(yīng)(MVDR, Minimum variance

3、distortion-less response)算法和多重信號(hào)分類(MUSIC，multiple signal classification)算法進(jìn)行了不同條件下的仿真實(shí)驗(yàn)以及不同算法之間的性能比較。
　　2.研究了兩類適用于強(qiáng)干擾、弱信號(hào)背景下的空間譜估計(jì)方法:基于正交投影變換的DOA估計(jì)方法和基于擴(kuò)展噪聲子空間的DOA估計(jì)方法。
　　(1)在基于正交投影變換的DOA估計(jì)方法中，假定預(yù)先已知強(qiáng)干擾信號(hào)來波到達(dá)方向的先驗(yàn)信

4、息。在這樣的背景下，通過求解干擾信號(hào)導(dǎo)向矢量張成子空間的正交投影，就可以直接對(duì)接收到的快拍數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行預(yù)處理，將其投影到干擾信號(hào)的垂直子空間中，從而徹底消除來波信號(hào)強(qiáng)干擾的影響。于此同時(shí)，本文中定義了抑制因子，巧妙的避免了正交投影的過程對(duì)于微弱信號(hào)DOA探測(cè)的影響。在消除來波信號(hào)數(shù)據(jù)中強(qiáng)干擾信號(hào)的分量后，經(jīng)典的空間譜估計(jì)方法的性能就不會(huì)受到干擾的顯著抑制。
　　(2)在基于擴(kuò)展噪聲子空間的DOA估計(jì)方法中，解決強(qiáng)干擾的技巧是通過將

5、強(qiáng)干擾導(dǎo)向矢量所張成的信號(hào)子空間融入到原有的來波信號(hào)噪聲子空間中，從而組成擴(kuò)展的噪聲子空間，以達(dá)到消除強(qiáng)干擾對(duì)弱目標(biāo)源信號(hào)的影響。最后，通過常規(guī)的空間譜估計(jì)方法，例如MUSIC算法，就可以獲取弱目標(biāo)源信號(hào)DOA信息的估計(jì)值。
　　本文分別對(duì)這兩種方法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析，比較了在不同干擾個(gè)數(shù)、不同陣元數(shù)、不同強(qiáng)弱信號(hào)相距角度等情況下這兩種方法的性能。根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以得出結(jié)論:無論是正交投影變換法還是擴(kuò)展噪聲子空間法，兩者

6、都能很好的解決在強(qiáng)干擾信號(hào)背景下微弱目標(biāo)源信號(hào)DOA參數(shù)檢測(cè)的問題。且知，正交投影變換法運(yùn)算量適中但需要知道強(qiáng)干擾信號(hào)的先驗(yàn)信息，而擴(kuò)展噪聲子空間法無需預(yù)知強(qiáng)干擾的先驗(yàn)信息，適用范圍更為廣泛。
　　3.分析了寬帶信號(hào)背景下空間譜估計(jì)的基本原理。著重介紹了寬帶信號(hào)條件下，非相干子空間處理方法（ISM，Incoherent Signal-subspace Method），并將其與基于正交投影變換和擴(kuò)展噪聲子空間的空間譜估計(jì)方法相結(jié)合，