匯總開(kāi)題報(bào)告

1、長(zhǎng)安大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題表課題名稱(chēng)陣列信號(hào)的非平穩(wěn)分析課題來(lái)源自選項(xiàng)目課題類(lèi)型工程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師學(xué)生學(xué)號(hào)201324040209專(zhuān)業(yè)通信工程一、課題背景及意義信號(hào)處理在移動(dòng)通信、導(dǎo)航、聲納、勘探、射電天文、醫(yī)學(xué)成像等軍事和國(guó)民科技領(lǐng)域中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。隨著信號(hào)處理應(yīng)用的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，對(duì)空域信號(hào)處理的也越來(lái)越濃，陣列信號(hào)處理作為空域處理的主要 ，其發(fā)展的速度也是驚人的，陣列信號(hào)處理的主要內(nèi)容涉及波束形成技術(shù)、零點(diǎn)技術(shù)及空間譜估計(jì)技術(shù)，它們對(duì)接收到的信號(hào)的處理方式都是一樣的，即都是對(duì)信號(hào)進(jìn)行空間采樣，之后再對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。陣列信號(hào)處理的主要任務(wù)就是利用傳感器陣列對(duì)空間 來(lái)的信號(hào)進(jìn)行特定的處理，

2、即多點(diǎn)并行采樣，就可以得到輻射源的觀測(cè)數(shù)據(jù)一一快拍數(shù)據(jù)，接收到的快拍數(shù)據(jù)中包含著信號(hào)源的空間位置信息，提取和利用這種信號(hào)源的空間位置信息，同時(shí)抑制干擾和噪聲或不感 的信息。由于陣列信號(hào)處理利用了信號(hào)的空間特性信息，所以也常常被稱(chēng)之為空域信號(hào)處理。近些年來(lái)，空間譜估計(jì)技術(shù)已成為陣列信號(hào)處理學(xué)科發(fā)展的主要方向，空間譜估計(jì)主要利用在空間排列的傳感器陣列所的處理系統(tǒng)對(duì)空間信號(hào)進(jìn)行接收，在空間中排列的傳感器陣列的位置相當(dāng)于對(duì)空間的采樣，因此對(duì)空域信號(hào)的處理方式類(lèi)似于對(duì)時(shí)序信號(hào)的處理，因?yàn)闀r(shí)序信號(hào)的頻譜表示信號(hào)在不同頻率上的能量分布，所以對(duì)應(yīng)于時(shí)序信號(hào)的頻譜概念，空間陣列信號(hào)的空間譜則表示信號(hào)在空間各個(gè)方

3、向上的能量分布，從而可以估計(jì)出感的信號(hào)的空域參數(shù)或信源的波達(dá)方向，所以空間譜估計(jì)也常稱(chēng)之為波達(dá)方向估計(jì)，即 DOA(Direction of Arrival)估計(jì)。二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外研究發(fā)展?fàn)顩r1979 年，S idt 多重信號(hào)分類(lèi)(MUSIC)算法，成為 DOA 估計(jì)理論發(fā)展史上一次質(zhì)的飛躍。1986 年，Roy 等 旋轉(zhuǎn)不變子空間(ESPRIT)算法隨后興起。這兩種算法作為子空間分解類(lèi)算法的代表，其基本原理是將陣列接收到的數(shù)據(jù)分解出兩個(gè)相互正交的子空間，根據(jù)正交特性形成“針狀”的空間譜峰，以得出 DOA 估計(jì)值。算法實(shí)現(xiàn)了向現(xiàn)代超分辨測(cè)向技術(shù)的 。隨后，學(xué)者們又在 MUSIC 算法的基

4、礎(chǔ)上，提出了一些改進(jìn)算法，比較典型的有求根 MUSIC 算法、空間平滑 MUSIC 算法和特征矢量法等。針對(duì) ESPRIT 算法本身的之處，又提出了 TAM 、 LS - ESPRIT 及 TLS - ESPRIT 等算法。這些算法不僅測(cè)向精度有所提高，分辨力突破了“瑞利限”，對(duì)噪聲的影響達(dá)到了有效的消除(只需要觀測(cè)數(shù)據(jù)足夠長(zhǎng))，而且對(duì)于相干源的處理也有了一些解決方法。國(guó)內(nèi)研究發(fā)展?fàn)顩r1993 年，Mallat 和 Zhang 第一次利用過(guò)完備原子 信號(hào)進(jìn)行稀疏分解，由于信號(hào)稀疏分解具有優(yōu)良的性能，隨后被學(xué)者們廣泛應(yīng)用到信號(hào)處理的許多方面上。在空間譜估計(jì)中引入信號(hào)稀疏分解的 ，這無(wú)疑在信號(hào)處理

5、方面開(kāi)創(chuàng)了又一個(gè)新的課題。隨后，Karabulut和 Kurt 提出了一種基于 MP 分解的波達(dá)方向角估計(jì)算法。它描述了陣列信號(hào)在導(dǎo)向索引矢量的空間上的自適應(yīng)投影分解過(guò)程，用 MP 算法結(jié)合原子參數(shù)特性得到了波達(dá)方向的超分辨估計(jì)。在低信噪比的情況下，基于信號(hào)稀疏分解的波達(dá)方向估計(jì)算法的性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的子空間類(lèi)算法。但是對(duì)于信號(hào)稀疏分解在空間譜估計(jì)中的應(yīng)用仍有很多問(wèn)題待進(jìn)一步的研究，諸如算法的復(fù)雜度、過(guò)完備原子庫(kù)的建立和空域信號(hào)特征參數(shù)的聯(lián)合估計(jì)等。三、課題研究?jī)?nèi)容本課題主要對(duì)源信號(hào)的波達(dá)方向問(wèn)題進(jìn)行了分析與研究。對(duì)于在陣列信號(hào)應(yīng)用中的問(wèn)題，主要考慮信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)在進(jìn)入接收信號(hào)的矩陣時(shí)波達(dá)方

6、向。同時(shí)，由于在信號(hào)過(guò)程 境的復(fù)雜性以及一些其他的原因?qū)τ捎诙鄰交蚱渌蛐纬傻南喔尚盘?hào)源的波達(dá)方向進(jìn)行。四、本課題的研究方法本課題首先介紹陣列在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，然后對(duì)陣列的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了學(xué)習(xí)和理解。對(duì)于一般的沒(méi)有相干信號(hào)源 ，通過(guò)傳統(tǒng)的幾種 DOA 估計(jì)算法來(lái)進(jìn)行分析和仿真。對(duì)于產(chǎn)生相干信號(hào)源的情況，通過(guò)查閱資料知道需要對(duì)相干信號(hào)進(jìn)行解相干的處理，并且之前的非相干的算法也不再適用，所以用于解相干的空間平滑算法和改進(jìn)的多重信號(hào)分類(lèi)算法是新的分析對(duì)象。對(duì)于用算法對(duì)信號(hào)源的 DOA 估計(jì)，可以通過(guò) 仿真進(jìn)行驗(yàn)證。并且，通過(guò)對(duì) MUSIC 算法和改進(jìn)的 MUSIC 算法的對(duì)比，驗(yàn)證改進(jìn)的 MUSIC 算法是否能夠成功實(shí)現(xiàn)解相干的處理。五、運(yùn)行環(huán)境硬件環(huán)境：PC 機(jī)一臺(tái)；CPU：er（R）Core（TM）i5-2450M CPU 2.00GHz 2.00Hz；內(nèi)存：8.00G； 硬盤(pán)：500G；環(huán)境：操作系統(tǒng)：Win7；仿真：12.4；六、任務(wù)的進(jìn)程時(shí)間安排序號(hào)設(shè)計(jì)各階段名稱(chēng)日期（教學(xué)周）閱讀相關(guān)資料，完成開(kāi)題。1-2 周查找陣列信號(hào)相關(guān)資料3-4 周查找解相干信號(hào)相關(guān)文獻(xiàn)5-6 周整合所有查找資料7-9 周5撰寫(xiě)。10-15 周七、參考文獻(xiàn)，徐大專(zhuān).陣列信號(hào)處理的理論和應(yīng)用M.:國(guó)防工業(yè)，2010.常.基于 MUSIC 算法的相干信號(hào) DOA 估計(jì)分析D.