刘申建[1]2003年在《空间分布源波达方向估计及其性能分析研究》文中提出在雷达、声纳、无线通信等阵列处理应用环境中，由于存在丰富的多径散射，阵列观测信号更适合采用分布源模型来描述。迄今为止，已经提出了多种空间分布源波达方向估计方法。不过，其中多数方法仅适用于小角度扩展情况，当角度扩展比较大时，需要在估计的稳健性和运算量之间进行折中；而且，许多方法要求信号传播满足窄带假设，这在实际的应用场合中可能很难得到满足，有必要分析信号带宽对分布源波达方向估计的影响；另外，也有必要考虑空间色噪声环境中的分布源波达方向估计问题。本文从这叁个方面开展了空间分布源波达方向估计研究，创新点包括：1) 分析了低阶Jacobi-Anger级数展开近似模型的误差性能；利用该近似模型的参数解耦特性，提出了一种新的波达方向估计器，在大角度扩展条件下，该估计器表现非常稳健。2) 从空间频率分布的角度重新评价了非相干分布源模型，提出了两种低计算复杂度的稳健的分布源波达方向估计器，并从理论上证明了它们的渐近无偏性和渐近一致性。3) 利用扰动分析方法，解析评价了有限带宽引起的非相干分布源的空间损耗及其对波达方向估计的影响；分析表明，带宽扰动引起的方向估计偏差随信号相对带宽单调增加；当相对带宽无法忽略时，为了得到高精度的波达方向估计，需要进行联合空时处理。4) 推导了未知噪声环境中空间分布源波达方向估计的统一的CRB表达式，分析了几种典型的空间色噪声情况下分布源波达方向估计的极限性能，揭示了信号分量和噪声分量之间的空间混迭对分布源波达方向估计的决定性作用。5) 针对未知噪声环境中相干分布源的方向估计问题，提出了一种差分去噪估计器，并从理论和数值结果两个方面评价了它的精度和分辨率性能。为了进一步改善该估计器在低信噪比情况下的性能，同时提出了一种修正的差分去噪估计器。仿真结果显示了这两种差分估计器在低信噪比条件下的有效性。
张高毅[2]2009年在《复杂空间信号多维参数估计研究》文中进行了进一步梳理电波传播过程中会出现反射和散射等现象，使得空间信号环境变得更为复杂，传统的点源模型无法很好地描述这种信道模型，需要用分布源来描述。根据反射和散射面的粗糙等情况，分布源可分为相干分布源和非相干分布源。迄今为止，已提出了多种空间分布源模型和相应的波达方向估计方法，但其中多数方法需要多维搜索，算法复杂度高。此外，尚未见考虑多种分布形式并存时的信号模型及相应的参数估计方法。本论文对两种分布源进行了深入研究，提出了相应的参数估计方法。在此基础上，研究了多种形式信号源并存时的信号模型及相应的参数估计方法。主要研究成果如下：1、研究了相干分布源的高斯近似模型。根据相干分布源的近似模型可知，在小角度扩展情况下，角度扩展主要影响广义方向向量各元素的幅度。可以从广义方向向量中提取出相干分布源的相位信息以估计波达方向，从广义方向向量的幅度信息中估计角度扩展。据此分别提出了基于高阶累积量、矩阵束和二次虚拟内插的相干分布源二维波达方向估计方法。根据高阶累积量可扩展阵元的特性，利用较少阵元即可实现多个信号的参数估计。基于矩阵束的方法则利用其可提取出广义方向向量的相位信息的原理，可有效的估计相干分布源的波达方向。基于二次虚拟内插的方法可有效提高内插精度，提高相干分布源的参数估计精度。2、研究了非相干分布源的空间频率近似模型，根据非相干分布源的近似模型可知，在小角度扩展情况下，角度扩展主要影响阵列协方差矩阵各元素的幅度。可以从非相干分布源的协方差矩阵各元素的相位信息中估计波达方向，从协方差各元素的幅度信息中估计角度扩展。据此提出了基于协方差矩阵重构的非相干分布源波达方向和角度扩展估计方法。该方法可有效地实现非相干分布源波达方向和角度扩展的分离估计。在估计波达方向时，分别提出了利用最小均方拟合方法和MUSIC类方法两种算法。通过空间叁维阵列结构设计，将MUSIC类方法成功推广到非相干分布源的二维波达方向估计中。3、研究了点源、相干分布源和非相干分布源共存的复合源信号模型，根据角度扩展对相干分布源广义方向向量以及非相干分布源协方差矩阵元素的影响，提出了基于SOBI的复合源信号类型盲辨识及相应的波达方向估计方法。该方法可有效地对信号源进行辨识并实施分离，在此基础上，通过利用MUSIC类方法和匹配跟踪方法，可实现各信号源的波达方向有效估计。4、研究了存在散射情况下的信号多维参数估计问题。根据分布源信号模型，提出了基于PRO-ESPRIT算法的多普勒频率、方位角和俯仰角的多维参数估计方法。该方法通过对阵列信号的延时，将信号的多普勒频率信息提取出来，这样可从广义方向向量的相位信息中获得相干分布源的方位角和俯仰角估计。
袁思文[3]2011年在《空间分布式信号的参数估计研究》文中指出在阵列信号处理中,目标信号源模型往往以点源为主,而实际的目标信号却一般有着比点源更加复杂的空间分布特征,例如目标信号通过信道传输时发生的局部散射、接触障碍物而产生的反射、目标在被观测时发生随机的空间摆动,这都有可能使信号在波达方向形成空间上的分布,而在阵列接收端得到的信号就可以等效为一个空间分布式的信号源。分布式信号的建模有别于传统的点源,它不仅含有目标的中心角度信息,同时还具有特有的空间扩展角度信息,这使得传统的点目标信号的模型不能准确的描述观测的数据,因此导致一些基于点源目标信号的中心角度估计算法的性能恶化,甚至不能得到可靠的估计结果。本文的工作是基于分布式信号的模型特点,研究估计中心波达角度的方法。1.根据分布式信号模型特点,详细研究了相干分布源、非相干分布源数学模型。由于精确的模型往往比较复杂,因此还介绍了几种有利于算法实现的近似模型。2.研究了用于分布式信号波达方向估计的DSPE算法、广义的ESPRIT算法、波束形成类算法等几种算法的理论,并对这几种常用算法进行了仿真和性能分析。3.针对信道中非理想高斯白噪声情况时,对估计阵列接收的信号来向算法进行了研究,比较了去噪算法与其他算法的不同情况下的性能。4.由于在估计分布式信号波达方向时DSPE与GC算法必须预知明确的信号模型的角度分布形式,因而制约了算法的应用范围。为了克服此弊端,提出了一种非线性的优化分布参数的算法,在未知分布源分布流型的情况下,通过将优化结果代替未知流型函数,可以得到较为理想的估计结果。通过仿真,验证了算法的有效性。
陈洪光[4]2005年在《稳健的阵列处理波达方向估计算法研究》文中提出波达方向估计是阵列信号处理领域中的一个重要问题,在雷达、声纳、通讯、地震勘探、气象、射电天文以及医学成像等诸多领域得到广泛应用,本文围绕DOA估计中的稳健性问题进行了深入研究,重点讨论了分布信号源、宽带信号源、循环平稳信号源以及非高斯噪声环境中的DOA估计问题,创新性地开展了以下几项主要工作:(1)研究了分布信号源中非恒模分布源的波达方向估计问题,首先分析了非恒模分布信号的阵列接收模型,之后基于近似最大似然估计技术推导了适用于非恒模分布信号源的近似最大似然估计算法,增强了近似最大似然估计AML算法在非恒模分布源环境中的稳健性:(2)在宽带信号源波达方向估计问题的研究中,讨论了相干信号子空间CSM算法中的聚焦技术。利用阵列流形插值(AMI)的基本思想,基于RSS(旋转信号子空间)以及MTLS(修正全局最小二乘)的聚焦准则,推导出两种与波达方向角无关的一致聚焦变换:CRSS以及CMTLS,在增强宽带DOA估计算法稳健性的同时,改善了算法的实时性:(3)研究了循环平稳信号源的DOA估计问题,着重分析了算法对循环频率估计误差的稳健性。在建立循环平稳信号ατ观测模型的基础上,分析了循环频率误差对BFατ、MVατ算法的影响,并基于迭代优化算法分别对BFατ、MVατ算法进行了改进,改进后的波束形成算法较之BFατ、MVατ算法,在对循环频率误差的稳健性上有较大的提高;(4)研究了SαS分布噪声环境中的DOA估计问题,重点研究如何简化算法的复杂性,增强算法的实时性。首先在柯西分布噪声的假设前提下,分析了最大似然估计算法的运算复杂性,针对最大似然估计算法中多维非线性最优问题的计算量较大的缺陷,将多维非线性最优问题变成一维的次优搜索问题,从而以较小的性能损失换取了计算量的较大的简化。
郭贤生, 万群, 杨万麟, 雷雪梅[5]2009年在《低复杂度二维相干分布源解耦波达方向估计方法》文中进行了进一步梳理现有的二维相干分布源波达方向估计算法都需要一维或多维搜索,算法复杂度高,而且大部分算法都针对分布源特定的角信号分布函数设计,当分布源角信号分布函数未知或不同分布的分布源共同存在时,算法性能将严重恶化.文中利用双均匀线阵,给出了一种无需搜索的低复杂度二维相干分布源波达方向解耦估计方法及参数配对方法,适用于分布源角信号分布函数未知及不同分布的分布源共同存在的情况.仿真结果验证了算法的有效性.
孙红梅[6]2014年在《基于协同源波达信息的飞行器姿态估计研究》文中研究指明本文研究基于协同源波达信息的飞行器姿态估计。飞行器利用自身携带的电磁矢量传感器、叁正交电偶极子或叁正交磁环极子天线在单接收点接收导航信号的叁维电场和磁场信息,估计自身在大地坐标系中的姿态。论文主要工作:(1)本文应用正交解耦的姿态参数信号模型描述极化电磁波的叁维波结构,将最大似然估计和MUSIC算法推广应用于部分极化波参数估计,利用极化电磁波传递信号基站标定的姿态基准信息。仿真实验说明了姿态导向矢量模型相对于空域-极化域导向矢量模型在参数性能测试上的优势?姿态导向矢量模型参数正交解耦。(2)通过两交叉波达向量结构坐标系为飞行器提供姿态基准,使得飞行器完成自身姿态感知。这个坐标系由波达向量信息决定,与接收平台姿态无关。经过两交叉波达向量结构坐标系的传递,可得机身坐标系到大地坐标系的转换矩阵,进而得到大地坐标系下飞行器姿态矩阵。当存在多个卫星信号源时,将球面角方差作为衡量波达方向误差的指标参数,微调姿态参数,找出使各波达方向误差加权和最小的姿态参数,即得融合多个波达信息的飞行器姿态矩阵。(3)提出了一种基于电磁波极化叁维电(磁)信号平稳性的运动姿态估计方法。该方法首先确定飞行器基准姿态坐标系与大地坐标系的转换关系;根据姿态参数估计的克拉美-罗界是否为有限值,判断该环境下电磁波信号能否用于飞行器姿态测量;根据飞行器实时姿态与基准姿态互相关矩阵叁个特征值是否近似比例相等,粗略判断该环境电磁波信号是否平稳;最后根据坐标系的变换关系,完成飞行器姿态感知。
陈嵩[7]2009年在《分布式信源参数估计算法的研究》文中指出在传统的定位技术中,目标信源一般都假设为点信源,由于信源在传播过程中受建筑物、车辆、树木等影响,存在丰富的散射多径,点信源模型已经不能很好地描述信道的这种传播机制,需要一种与散射多径现象相对应的高秩信号模型——分布式信源信号模型。目前分布式信源已经广泛的存在于移动通信,雷达目标跟踪以及水下声纳探测等技术中。因此,分布式信源及其参数估计问题成为国内外学者研究的热点。本文从分布式信源产生的原因入手,详细的介绍了分布式信源的模型及特征,对分布式信源参数估计算法进行了深入的研究,分析了分布式信源参数估计的关键问题。考虑到分布式信源参数估计受到噪声因素的影响,提出一种带有抗噪性的分布式信源参数估计算法,为低信噪比情况下分布式信源参数估计问题提供了有效的解决方案。通过对阵列接收信号的协方差矩阵进行差分运算,去掉其中的噪声分量,得到差分信号子空间,并对阵列输出进行加权,进而使信号分量得到增强,提高了算法在低信噪比情况下的性能。另外,将分布式信源积分形式的方向向量简化为点信源方向向量与实向量的Schur-Hadamard积,避免了算法在谱峰搜索过程中的积分运算,降低了算法的计算复杂度。仿真实验表明,与传统的DSPE算法相比,基于差分去噪的分布式信源参数估计算法在低信噪比情况下更有效的解决分布式信源参数估计问题。
刘晓斌[8]2014年在《地杂波环境中OFDM雷达目标检测方法研究》文中研究说明地杂波环境中的目标检测一直是雷达领域的研究难点,在实际战场环境中,雷达的检测性能还面临多径、干扰等多种因素的严重制约。作为新的雷达体制,OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)雷达具备多载频、子载波之间相互正交、信号编码方式多样、易于进行波形设计等优势。然而,在不同环境下OFDM雷达目标检测、识别、跟踪等各项性能如何,仍有待深入研究。尤其在地杂波环境中,杂波的幅度分布特性与空间分布特性等,都对OFDM雷达的目标检测性能产生影响。本文立足于此,主要研究了基于似然比检验和基于空时滤波的OFDM雷达目标检测方法。全文主要分为四个部分:第一部分论述了课题的研究背景及意义,并从地杂波环境中雷达目标检测所采用的方法和技术、OFDM雷达关键技术与目标检测方法等方面,阐述了相关问题的研究现状。第二部分着重讨论了地杂波的幅度统计特性与空间分布特性。首先,分析了不同幅度分布的地杂波特性,并仿真产生了相应的杂波信号;然后分析了地杂波的空间分布特性,给出了基于散射单元划分的杂波回波模型及仿真结果。第叁部分研究了基于似然比检验的OFDM雷达目标检测方法。首先分析了OFDM雷达信号的基本特性与优缺点;然后,建立了地杂波环境中基于似然比检验的目标检测模型,并采用波形设计方法,改善了雷达的检测性能;最后,仿真分析了OFDM信号峰均功率比约束对检测性能的影响。第四部分研究了基于空时滤波的OFDM雷达目标检测方法。首先分析了地杂波环境下雷达旁瓣对消的性能,发现地杂波的空间分布特性影响了旁瓣对消最优权值的求解,导致对消失效,影响目标检测。为解决此问题,针对OFDM雷达,在机载雷达背景下,建立了OFDM雷达空时自适应处理模型,利用杂波与干扰的空时特性差异实现目标检测。最后,提出了基于多目标优化的波形设计方法,在保证OFDM良好的模糊图特性的同时,提高了雷达空时自适应处理滤波输出,改善了目标检测性能。论文研究的地杂波中的目标检测方法丰富了OFDM雷达相关理论,提出的波形设计方法,有利于改善地杂波环境下OFDM雷达分辨能力与目标检测性能。
宋明零[9]2012年在《基于电磁矢量传感器的变压器局部放电故障检测与定位》文中研究说明电力系统中变压器的绝缘隐患，常常会通过局部放电的形式表现出来，所以，为及时发现绝缘的劣化、避免安全事故，需要对变压器进行局部放电的在线监测与定位。然而，现场电磁干扰巨大是局部放电检测的一个难题，同时也没有发现一种精确度够高的检测方法，变压器的局部放电检测与定位无法应用到现场条件下，与现代智能电网在线检测的要求严重脱节。在现有的变压器局部放电检测法中，特高频检测法因具有抗干扰性能强、灵敏度高等优点而成为目前研究热点。但变压器内部结构复杂，外壳、绕组等多种因素影响UHF信号传播，且实际情况下往往同时存在两种以上的放电故障，所采用的平面螺旋天线传感器为标量传感器，其检测结果仅能说明是否有放电，难以实现对放电的定量分析和放电点定位。电磁矢量传感器是一个六元极化敏感阵，可同时感应入射电磁信号的叁个电场分量和相应的叁个磁场分量，对来波的方向角和极化信息非常敏感，已在多信号源波达方向估计和电磁辐射检测中得到了充分的应用。本文拟采用电磁矢量传感器检测变压器的局部放电特高频信号，利用电磁矢量传感器的方向、极化特性，分辨虚假的放电信号源，解决现有特高频法难以对放电进行定量分析和定位的问题；并在现有特高频检测法的基础上，对变压器局部放电模式识别做进一步研究。为此，通过理论与实验深入研究：特高频信号的传播机理、频率与极化特性及相关结构，局部放电特高频信号的电磁矢量传感器测量模型，基于空间谱估计的放电源分辨和定位算法等。解决电磁矢量传感器用于变压器局部放电检测的关键性基础问题，完善局部放电特高频检测法，为变压器局部放电在线监测实用化奠定基础。
王峰, 王建英[10]2007年在《一种宽带信号DOA估计新方法》文中研究说明该文研究了信号稀疏分解在阵列信号处理中的应用,将信号非正交分解应用到阵列信号处理领域,突破了信号正交分解的思想,通过计算传感器阵列输出信号的稀疏分解,实现了信号空间谱的超分辨估计,提出了一种全新的宽带信号源波达方向(DOA:Direction of Arrival)估计算法。在较低信噪比情况下,该新算法的性能优于传统的波达方向估计算法,计算机仿真结果验证了算法的有效性。
参考文献：
[1]. 空间分布源波达方向估计及其性能分析研究[D]. 刘申建. 清华大学. 2003
[2]. 复杂空间信号多维参数估计研究[D]. 张高毅. 电子科技大学. 2009
[3]. 空间分布式信号的参数估计研究[D]. 袁思文. 哈尔滨工程大学. 2011
[4]. 稳健的阵列处理波达方向估计算法研究[D]. 陈洪光. 国防科学技术大学. 2005
[5]. 低复杂度二维相干分布源解耦波达方向估计方法[J]. 郭贤生, 万群, 杨万麟, 雷雪梅. 中国科学(F辑:信息科学). 2009
[6]. 基于协同源波达信息的飞行器姿态估计研究[D]. 孙红梅. 南京航空航天大学. 2014
[7]. 分布式信源参数估计算法的研究[D]. 陈嵩. 东北大学. 2009
[8]. 地杂波环境中OFDM雷达目标检测方法研究[D]. 刘晓斌. 国防科学技术大学. 2014
[9]. 基于电磁矢量传感器的变压器局部放电故障检测与定位[D]. 宋明零. 长沙理工大学. 2012
[10]. 一种宽带信号DOA估计新方法[J]. 王峰, 王建英. 微计算机信息. 2007
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