【正文】 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評(píng)定成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫(huà)“√”） 教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見(jiàn)： 系主任： （簽名） 年 月 日 西 安 郵 電 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書(shū) 任務(wù)與要求 1熟悉和掌握智能天線、陣列信號(hào)處理的基礎(chǔ)知識(shí) 2 熟悉掌握 MATLAB編程語(yǔ)言 3 研究基于 RSS算法的寬帶信號(hào)方位估計(jì)技術(shù)，并用軟件進(jìn)行相關(guān)仿真，分析其性能。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué) 校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 西 安 郵 電 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目： 寬帶 RSS 方位估計(jì)技術(shù)的研究 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 開(kāi)始日期 20xx 年 1 月 3 日 完成日期 20xx 年 6 月 10 日 院 長(zhǎng) (簽字 ) 20xx 年 1 月 7 日 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 職稱(chēng) 講 師 院 (系 ) 通信與信息工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 通信工程 題目 寬帶 RSS 方位估計(jì)技術(shù)的研究 西 安 郵 電 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論文 ) 工 作 計(jì) 劃 學(xué)生姓名 _____劉飛 ___指導(dǎo)教師 _ 曾耀平 _職稱(chēng) 講師 _ 院 (系 )__通信與信息工程學(xué)院 ____專(zhuān)業(yè) ____通信工程 _______ 題目 ______ 寬帶 RSS 方位估計(jì)技術(shù)的研究 _ ______ _______________________________________________________ 工作進(jìn)程 1 月 3 日至 3 月 1 日 調(diào)研并 查找陣列信號(hào)處理方面的資料 3 月 2 日至 3 月 15 日 學(xué)習(xí) Matlab 等編程語(yǔ)言，掌握基本的編程思路 3 月 16 日至 4 月 10 日 熟悉和掌握本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的理論知識(shí)，特別是要掌握寬帶 RSS 算法的原理，為下一階段的軟件仿真做好準(zhǔn)備 4 月 10 日至 5 月 15 日 利用 Matlab 語(yǔ)言進(jìn)行軟件編程，對(duì)算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證 5 月 16 日至 5 月 23 日 撰寫(xiě)論文，完成論文初稿。最終一定按照規(guī)定結(jié)束日期完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 主要參考書(shū)目 (資料 ) 主要儀器設(shè)備及材料 論文 (設(shè)計(jì) )過(guò)程中教師的指導(dǎo)安排 每周指導(dǎo)一次，主要解答學(xué)生問(wèn)題，指導(dǎo)研究進(jìn)度，并檢查閱讀資料筆記和仿真程序 對(duì)計(jì)劃的 說(shuō)明 西安郵電學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開(kāi)題報(bào)告 通信與信息工程學(xué)院 院（系） 通信工程 專(zhuān)業(yè) 07 級(jí) 04 班 課題名稱(chēng)： 寬帶 RSS 方位估計(jì)技術(shù)的研究 學(xué)生姓名： 劉飛 學(xué)號(hào)： 03071135 指導(dǎo)教師： 曾耀平 報(bào)告日期： 20xx 年 2 月 28 日 1． 本課題所涉及的問(wèn)題及應(yīng)用現(xiàn)狀綜述 智能天線采用空分多址技術(shù) , 利用信號(hào)在傳播方向上的差別，將同頻率、同時(shí)隙的信號(hào)從空域區(qū)分開(kāi)來(lái)。前一類(lèi)方法又分為子空間方法和基于參數(shù)估計(jì)準(zhǔn)則的方法兩大類(lèi)。利用信 號(hào)子空間和噪聲子空間性質(zhì)的空間譜方法稱(chēng)為子空間類(lèi)算法。 MUSIC 算法的基本思想是將任意陣列輸出數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征分解，從而得到與信號(hào)分量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)子空間和與信號(hào)分量相正交的噪聲子空間，然后利用了信號(hào)子空間和噪聲子空間的正交性，構(gòu)造空間譜函數(shù)，通過(guò)譜峰搜索，檢測(cè)輻射的 DOA。 但在實(shí)際的應(yīng)用中，寬帶信號(hào)大量存在，隨著通信技術(shù)的發(fā)展 ,調(diào)頻信號(hào)、擴(kuò)頻信號(hào)等寬帶信號(hào)應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越多 ,寬帶信號(hào)處理的計(jì)算量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于窄帶信號(hào)信號(hào)處理的計(jì)算量，進(jìn)一步發(fā)展寬帶信號(hào)方向估計(jì)的理論和方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此為了消除低信噪比部分對(duì)估計(jì)結(jié)果的影響，一般只利用 L 個(gè)信噪比相對(duì)比較高的窄帶部分來(lái)進(jìn)行寬帶信號(hào) DOA 的估計(jì)。其中的關(guān)鍵在于聚焦矩陣的選擇，不同的選擇對(duì)應(yīng)不同的算法，總 的思路就是找出各頻率點(diǎn)某些特征與參考點(diǎn)的特征之間的關(guān)系。 CSM 方法與 ISM（基于不相干信號(hào)的處理方法）相比優(yōu)點(diǎn)在于：預(yù)算量相對(duì)小 ,可實(shí)現(xiàn)對(duì)相干信號(hào)的處理，估計(jì)精度高。 4. 培養(yǎng)獨(dú)立開(kāi)展研究的能力，掌握了科研的基礎(chǔ)方法，能對(duì)寬帶 RSS 方位估 計(jì)技術(shù)的研究有一個(gè)科學(xué)的論證。 4． 指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn) 論文對(duì)選題的發(fā)展背景、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)做了基本介紹；研究的基本內(nèi)容以任務(wù)書(shū)為依據(jù)、研究的主要問(wèn)題和方向明確；研究方法可行，其研究工作的步驟、進(jìn)度安排合理，同意開(kāi)題。目前寬帶信號(hào)處理的算法主要有兩類(lèi)：基于不相干信號(hào)的處理方法（ ISM)和基于相干信號(hào)的處理方法（ CSM)。 論文圍繞 CSM 算法做了一些研究，在已有成果 基礎(chǔ)上提出改進(jìn)方法，即 RSS算法。與傳統(tǒng)的單個(gè)定向傳感 器相比，陣列信號(hào)處理具有靈活的波束控制、高的信號(hào)增益、極強(qiáng)的抗干擾能力及高的空間超分辨能力等優(yōu)點(diǎn)，因而受到了人們的極大關(guān)注，與此相關(guān)的研究工作不斷發(fā)展與深入，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大?？臻g譜估計(jì)側(cè)重于研究空間多傳感器 陣列所構(gòu)成的處理系統(tǒng)對(duì)感興趣的空間信號(hào)的多種參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)的能力，估計(jì)信號(hào)的空域參數(shù)或信源位置。 IV 1 空間譜估計(jì) 空間譜估計(jì)的發(fā)展及現(xiàn)狀 陣列信號(hào)處理是空域信號(hào)分析和處理的一種重要手段，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲納、通信、地震勘探和醫(yī)學(xué)成像等多個(gè)領(lǐng)域。鑒于寬帶信號(hào)具有攜帶的信息量大，混響背景相關(guān)性弱，有利于目標(biāo)檢測(cè)，參量估計(jì)和目標(biāo)特征提取等特點(diǎn)，因此采用寬帶信號(hào)形式成為解決上述問(wèn)題的有效途徑 。對(duì)寬帶信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)算法的改進(jìn)也必將改善其在現(xiàn)有應(yīng)用中的性能，促進(jìn)其不斷的發(fā)展。 子空間分解類(lèi)算法從處理方式上可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是以 MUSIC 為代表的一類(lèi)噪聲子空間類(lèi)算法，另一類(lèi)是以旋轉(zhuǎn)不變子空間（ ESPRIT）為代表的信號(hào)子空間算法。陣列信號(hào)處理的目的是增強(qiáng)期望信號(hào)，抑制沒(méi)有用的干擾和噪聲，并提取期望信號(hào)的特征及包含的信息。所以陣列信號(hào)處理中關(guān)鍵的技術(shù)之一是波束形成技術(shù)。 陣列信號(hào)處理最主要的兩個(gè)研究方向是自適應(yīng)空域?yàn)V波（自適應(yīng)陣列處理）和空間譜估計(jì)。空間譜估計(jì)技術(shù)可以大大改善在系統(tǒng)處理帶寬內(nèi)空間信號(hào)的角度估計(jì)精度、角度分辨力及其他相關(guān)參數(shù)精度，因而其應(yīng)用前景十分廣泛。則天線所接收信號(hào)由于波程差 sindc??? (11) 從而可得兩陣元間的相位差為 0s i ns i n 2 dd jfj fj ce e e ?? ?? ????? ???? ? ? ? (12) 其中， 0f 是中心頻率。 空時(shí)等效性 對(duì)于空間陣列中按位置放置的一系列陣元，在窄帶遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)的假設(shè)下，任兩陣元接收信號(hào)的時(shí)間差為 fkckcd ????? s i ns i ns i n ??? (15) 式中， ? ，表示陣元間距為半波長(zhǎng)， d 為陣元間距。表 11 直接給出域信號(hào)與時(shí)序信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。一個(gè)中心頻 率為 cf 的實(shí)值帶通信號(hào) ??st（例如某個(gè)天線接收信號(hào)）可以寫(xiě)為： 2( ) ( ) cj f tes t R z t e???? ?? (17) 式中，基帶信號(hào) ??zt 是接收信號(hào)的復(fù)包絡(luò)。如果 ??zt 的帶寬足夠小，則可以認(rèn)為 z(t)的變化相對(duì)緩慢，即有 ( ) ( )z t z t??? ,因此有 2( ) ( ) cjfz t z t e ??? ?? (19) 這給出了一個(gè)重要的結(jié)論：若窄帶信號(hào) ??st 延遲一個(gè)比帶寬倒數(shù)短得多的時(shí)間 ? ，其作用則相當(dāng)于使基帶信號(hào) ??zt 產(chǎn)生一個(gè)相移。位于遠(yuǎn)場(chǎng)的窄帶點(diǎn)信號(hào) 0()st到達(dá)陣列的波達(dá)方向?yàn)?? ，并且天線增益為 a(? )。如果 ? 比基帶信號(hào) ??zt 的帶寬倒數(shù)小得多，則根據(jù)前面的分析有 2( ) ( ) cjfz t z t e ??? ?? ，其中相移 ? 有以下關(guān)系 ： 2 2 si ncj f j? ? ? ? ?? ? ? ? ? (110) 在位置 i? 的陣元即第 i個(gè)陣元的接收信號(hào) 2 s i n( ) ( ) ( ) ( ) ( )ijiix t a z t a e z t????? ???。設(shè)波達(dá)方向?yàn)?1,..., P??，并以陣列的第一個(gè)陣元作為基準(zhǔn)，各信號(hào)源在基準(zhǔn)點(diǎn)的復(fù)包絡(luò)分別為 1( ),..., ( )Ps t s t ，則在第 m個(gè)陣元上第 k 次快拍得采樣值為 2 ( 1 ) s i n1( ) ( ) ( )iP j m dm i mis k s k e n k? ???????? (114) 式中 ()mnk表示第 M 個(gè)陣元上的噪聲。令特征值為 12 0M? ? ?? ? ? ?.協(xié)方差矩陣的特征分解可寫(xiě)成 1MHHiiiiR U U u u?????? (118) 式中， U= ? ?1,Muu為由特征向量組成的酉矩陣； ? ?1 , Mdiag ???? 為特征值構(gòu)成的對(duì)角矩陣。經(jīng)過(guò)多年的深入研究， DOA 估計(jì)經(jīng)歷了兩個(gè)飛躍 ： Schrnidt 的 MUSIC(多重信號(hào)分類(lèi) )算法和 Roy 等人的ESPRIT(旋轉(zhuǎn)不變估計(jì)技術(shù)信號(hào)參數(shù) )算法開(kāi)創(chuàng)了特征結(jié)構(gòu)的新紀(jì)元，成為 DOA估計(jì)中最經(jīng)典、最常用的方法。它是建立在以下假設(shè)基礎(chǔ)上的 : (1)陣列形式為線性均勻陣，陣元間距不大于處理最高頻率信號(hào)波長(zhǎng)的二分之一 ； (2)處理器的噪聲為加性高斯分布，不同陣元間距噪聲均為平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程 ，且相互獨(dú)立，空間平穩(wěn) (各陣元噪聲方差相等 )； (3)空間信號(hào)為零均值平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，它與陣元噪聲相互獨(dú)立 ； (4)信號(hào)源數(shù)小于陣列元數(shù)，信號(hào)取樣數(shù)大于陣列元數(shù)。其特點(diǎn)是測(cè)向分辨率 高 。 MUSIC 算法原理 MUSIC 算法全稱(chēng)為 (Multiple Signal Classification )即多重信號(hào)分類(lèi)方法。 下面建立在窄帶遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)的 DOA 數(shù)學(xué)模型： 假設(shè)有 M 元天線陣，陣元間距為 d， N 個(gè)來(lái)波信號(hào)， ??ixt,i = 1,2,…… ， N為非相關(guān)