干擾背景下的信號探測.pdf

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

2、在強干擾信號和較強的背景噪聲中，從而嚴重抑制了常規(guī)的空間譜估計方法在DOA估計過程中的性能。
　　本文針對常規(guī)空間譜估計方法在強干擾、弱信號背景下DOA估計性能受到嚴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:
　　1.歸納和分析了常規(guī)背景下的空間譜估計方法，并且對常規(guī)空間譜估計方法中經(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)算法和多重信號分類(MUSIC，multiple signal classification)算法進行了不同條件下的仿真實驗以及不同算法之間的性能比較。
　　2.研究了兩類適用于強干擾、弱信號背景下的空間譜估計方法:基于正交投影變換的DOA估計方法和基于擴展噪聲子空間的DOA估計方法。
　　(1)在基于正交投影變換的DOA估計方法中，假定預(yù)先已知強干擾信號來波到達方向的先驗信

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

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

6、都能很好的解決在強干擾信號背景下微弱目標源信號DOA參數(shù)檢測的問題。且知，正交投影變換法運算量適中但需要知道強干擾信號的先驗信息，而擴展噪聲子空間法無需預(yù)知強干擾的先驗信息，適用范圍更為廣泛。
　　3.分析了寬帶信號背景下空間譜估計的基本原理。著重介紹了寬帶信號條件下，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展噪聲子空間的空間譜估計方法相結(jié)合，