【正文】 ..........................XXIII 空間平滑算法性能分析 .................................................................................................................... XXV 前向空間平滑 .............................................................................................................................. XXV 前后向空間平滑 .......................................................................................................................... XXV 修正 MUSIC 算法 .................................................................................................................... XXVII 結(jié)論 .................................................................................................................................................................. XXVIII 致謝 .....................................................................................................................................................................XXIX 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................................. XXX 摘要 DOA(波達(dá)方向 )估計在雷達(dá)、聲納、衛(wèi)星和移動通信系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，它的基本問題就是確定同時處于空間某一區(qū)域內(nèi)多個感興趣的信號的空間位置(DOA)，而根據(jù)信號類型的不同其處理方法也不同?？臻g譜表示信號在空間各方向上的能量分布，因而得到信號的空間譜，就能得到信號的波達(dá)方向（ Directionofarrival， DOA），空間譜估計常稱為“ DOA 估計”。 V 陣列信號處理理論應(yīng)用十分廣泛 ，涉及到雷達(dá)、聲納、通信、射電天文以及醫(yī)療診斷等多種領(lǐng)域，是信號處理領(lǐng)域中的一個重要部分。 VI 空間譜估計基礎(chǔ)知識 空間譜估計基本原理 對于一般的遠(yuǎn)場信號而言，同一信號到達(dá)不同的陣元存在一個波程差，這個波程差導(dǎo)致了各接收陣元間的相位差，利用各陣元間的相位差可估計出信號的方位，這就是空間譜估計的基本原理。 在陣列信號處理中，我們感興 趣的是小的延遲對基帶信號 ??zt 的影響。但它的二階統(tǒng)計量由于可消去 ??st 的隨即初相，所以可反映信號 向量的特性?？?XIII 以解決多徑信號的 DOA 估計問題 。39。 XVI 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 20 40 60 80 100 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 050M U S IC D O A / d e g r e eSpectrum/dBM U S IC 圖 21 MUSIC 譜估計圖 圖 22 MUSIC 譜估計圖 （ 2）非相干 信號源，取兩個信號 0 和 20 度，信噪比是 5dB,快拍數(shù)是 800點，陣元數(shù)為 8 個，結(jié)果如圖 22, 1260 00 , 70 00f H z f H z??這兩個角度還是能很好的分辨出來。 下面建立在窄帶遠(yuǎn)場信號的 DOA 數(shù)學(xué)模型： 假設(shè)有 M 元天線陣，陣元間距為 d， N 個來波信號， ??ixt,i = 1,2,…… ， N為非相關(guān)的來波信號， ??int為零均值方差為 2? 的高斯白噪聲，來波信號和 噪聲信號不相關(guān)，得 ： ? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ?? ?1 1 11 NM N Mx t S t n tx t S t n t? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? (21) t=1,2……L 為信號采樣的個數(shù) 。經(jīng)過多年的深入研究， DOA 估計經(jīng)歷了兩個飛躍 ： Schrnidt 的 MUSIC(多重信號分類 )算法和 Roy 等人的ESPRIT(旋轉(zhuǎn)不變估計技術(shù)信號參數(shù) )算法開創(chuàng)了特征結(jié)構(gòu)的新紀(jì)元，成為 DOA估計中最經(jīng)典、最常用的方法。位于遠(yuǎn)場的窄帶點信號 0()st到達(dá)陣列的波達(dá)方向為 ? ，并且天線增益為 a(? )。 空時等效性 對于空間陣列中按位置放置的一系列陣元，在窄帶遠(yuǎn)場信號的假設(shè)下，任兩陣元接收信號的時間差為 fkckcd ????? s i ns i ns i n ??? (15) 式中， ? ，表示陣元間距為半波長， d 為陣元間距。所以陣列信號處理中關(guān)鍵的技術(shù)之一是波束形成技術(shù)。鑒于寬帶信號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，參量估計和目標(biāo)特征提取等特點，因此采用寬帶信號形式成為解決上述問題的有效途徑 。 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。 CSM 方法與 ISM（基于不相干信號的處理方法）相比優(yōu)點在于：預(yù)算量相對小 ,可實現(xiàn)對相干信號的處理，估計精度高。 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，從而得到與信號分量相對應(yīng)的信號子空間和與信號分量相正交的噪聲子空間，然后利用了信號子空間和噪聲子空間的正交性，構(gòu)造空間譜函數(shù)，通過譜峰搜索，檢測輻射的 DOA。 開始日期 20xx 年 1 月 3 日 完成日期 20xx 年 6 月 10 日 院 長 (簽字 ) 20xx 年 1 月 7 日 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 職稱 講 師 院 (系 ) 通信與信息工程學(xué)院 專業(yè) 通信工程 題目 寬帶 RSS 方位估計技術(shù)的研究 西 安 郵 電 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論文 ) 工 作 計 劃 學(xué)生姓名 _____劉飛 ___指導(dǎo)教師 _ 曾耀平 _職稱 講師 _ 院 (系 )__通信與信息工程學(xué)院 ____專業(yè) ____通信工程 _______ 題目 ______ 寬帶 RSS 方位估計技術(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)計的理論知識，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 語言進(jìn)行軟件編程，對算法進(jìn)行仿真驗證 5 月 16 日至 5 月 23 日 撰寫論文，完成論文初稿。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（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（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績?nèi)容。 目前，完成智能化接收的方法主要有基于高分辨率陣列信號處理方法和基于信號時域結(jié)構(gòu)方法兩類。 ISM 方法不能解決相干源問題，而且通常情況，寬帶信號 x(t)的能量分布并不均勻，所以不同的窄帶部分往往具有不同的信噪比 (SNR)，低信噪比的窄帶部分可能對寬帶 DOA 的估計產(chǎn)生很大的偏差。 6 月 1 日至 6 月 10 日 準(zhǔn)備答辯。其主要研究的問題是在處理帶寬內(nèi)空間信號到達(dá)方向（ DOA： Direction of Arrival）的問題。子空間分解類算法就是利用兩個子空間的正交特性構(gòu)造出 “針狀 ”空間譜峰，從而大大提高算法的分辨力。與自適應(yīng)陣列技術(shù)不同，空間譜估計側(cè)重于研究空間多傳感器陣列所構(gòu)成的處理系統(tǒng)對感興趣的空間信號的多種參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確估計的能力，其主要目的是估計信號的空域參數(shù)或信源位置，這也是雷達(dá)、通信、聲納等許多領(lǐng)域的重要任務(wù)之一。實窄帶信號通常用它們的等效低通信號表示。 X 陣列信號處理的統(tǒng)計模型 仍以平面空間的等距線陣為例，設(shè)陣元數(shù)為 M，陣元間距為 d，共有 P 信源，其中 MP。 MUSIC 算法是空間譜估計發(fā)展史上具有里程碑意義的算法，它實際上己經(jīng)成為空間譜估計方法和理論的重要基石。由于噪聲的存在， ????與 39。 結(jié)果如圖 24,這兩個角度不能很好的分辨出來。 在理想條件下數(shù)據(jù)空間中的信號子空間與噪聲子空間是相互正交的，即信號子空間中的導(dǎo)向矢量也與噪聲子空間正交 ? ? 0H NU?? ? (211) 經(jīng)典的 MUSIC 算法正式基于上述這個性質(zhì)提出的，但考慮到實際接收數(shù)據(jù)矩陣是有限長的，即數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣的最大似然估計為 XV 39。 MUSIC 算法利用了信號子空間和噪聲子空間的正交性，構(gòu)造空間譜函數(shù)，通過譜峰搜索，檢測信號的 DOA。與參考位置相距 ? 個波 長的陣元接收到的信號將再被延遲 ? 。另外，需要注意的是，對于固定的角度， t? 是一個常量，相當(dāng)于時間為 ?sink f s 的采樣，只不過采樣數(shù)目等于陣元數(shù)。而對于陣列信號處理中另一個關(guān)鍵技術(shù)是對波達(dá)方向的估計算法研究。因此，對寬帶信號的測向研究就成為了炙手可熱的話題。陣列信號處理是將多個傳感器設(shè)置在空間的不同位置組成傳感器陣列，并利用這一陣列對空間信號場進(jìn)行接收和處理，以提取陣列所接收的信號及其特征信息，同時抑制干擾和噪聲或不感興趣的信號。 預(yù)期目標(biāo)： 1. 掌握智能天線和陣列信號處理方面的知識； 2．掌握 MATLAB 仿真軟件以及基本的編程的基本思路； 3．掌握寬帶聚焦矩陣算法中的 RSS算法及其實現(xiàn)過程，并用軟件進(jìn)行相關(guān)仿真，分析其性能。與 MUSIC 算法相比， ESPRIT 算法的優(yōu)點在于計算量小，不需要進(jìn)行譜峰搜索。起 止 時 間 工 作 內(nèi) 容 1：陣列信號處理 2：無線通信原理 計算機及相關(guān)配套軟件 本計劃為開題之初所定，后續(xù)會根據(jù)具體情況隨時調(diào)整。 西 安 郵 電 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題 目： 寬帶 RSS 方位估計技術(shù)的研究 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。最終一定按照規(guī)定結(jié)束日期完成畢業(yè)設(shè)計 主要參考書目 (資料 ) 主