【文章內(nèi)容簡介】 .............................21　 前向空間平滑 .....................................................................................................................21　 前后向空間平滑 .................................................................................................................21　 修正 MUSIC 算法 ...............................................................................................................23結(jié)論 .........................................................................................................................................................24致謝 .........................................................................................................................................................25參考 文獻 .................................................................................................................................................26摘要DOA(波達方向) 估計在雷達、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。寬帶信號在實際中大量存在，計算量遠比窄帶大。目前寬帶信號處理的算法主要有兩類：基于不相干信號的處理方法（ISM)和基于相干信號的處理方法（CSM)。非相干信號子空間方法（ISM)首先將寬帶信號在頻域分解為 J 個窄帶分量，然后在每一個子帶上直接進行窄帶處理，即對每一個子帶的譜密度矩陣進行特征分解，根據(jù)信號子空間和噪聲子空間的正交性構(gòu)造空間譜，對所有子帶的空間譜進行平均，最后得到寬帶信號空間譜估計。CSM 類算法的基本思想就是通過聚焦矩陣將各頻率點的數(shù)據(jù)變成同一頻率點(參考頻率)的數(shù)據(jù)，從而形成相關(guān)矩陣。其中的關(guān)鍵在于聚焦矩陣的選擇，不同的選擇對應(yīng)不同的算法，總的思路就是找出各頻率點某些特征與參考點的特征之間的關(guān)系。論文圍繞 CSM 算法做了一些研究，在已有成果基礎(chǔ)上提出改進方法，即RSS 算法。 ISM 方法不能解決相干源問題，而 RSS 算法不僅提高了估計性能，而且解決的相干源問題。關(guān)鍵詞:寬帶信號 波達方向(DOA)估計　RSS 　IIABSTRACTDOA (DOA) estimates on the radar, sonar, satellite and mobile munication system, it has been widely used to determine the basic problem is also in space a certain area of interest of more than space position (DOA signal), And according to signal its treatment methods different types of different also. broadband signal in actual present in large amounts in than narrowband putation. At present the broadband signal processing algorithm basically has two kinds: based on irrelevant signal processing method (ISM) and based on coherent signal processing method (CSM). Incoherent signal subspace methods (ISM) will first broadband signal in frequency domain deposition for J a narrowband ponents and in each is take directly narrowband for each process, namely the spectral density matrix with stature feature deposition, according to signal subspace and noise subspace the orthogonality of tectonic space spectrum, all subband space spectrum, finally get an average broadband signals space spectrum estimation. The basic idea of CSM clustering algorithm is through each frequency focus matrix of data into the same frequencies (reference frequency) data correlation matrix, and thus formed. The key lies in the choice, different focus matrix of choice for different algorithms, general idea is to find some characteristics and the frequency characteristic of the reference point between relationship.Paper around did some research CSM algorithm based on the previous research, and put forward the improving methods, namely the RSS method cannot solve the problem, and RSS coherent sources estimate algorithm can not only improve the performance, and solve problems. Coherent sourceKeywords: Broadband signal DOA (DOA) estimates RSSIII引言陣列信號處理是信號處理領(lǐng)域內(nèi)的一個重要分支，其應(yīng)用涉及雷達、通信、聲吶、地震、勘探、射電天文以及生物醫(yī)學(xué)工程等眾多軍事及國民經(jīng)濟領(lǐng)域。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。與傳統(tǒng)的單個定向傳感器相比，陣列信號處理具有靈活的波束控制、高的信號增益、極強的抗干擾能力及高的空間超分辨能力等優(yōu)點，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)用范圍也不斷擴大。同時隨著微電子技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、并行處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，陣列信號處理的理論和實際應(yīng)用也得到迅速發(fā)展?？臻g譜估計作為陣列信號處理的一個重要研究方向，它是在自適應(yīng)空域濾波的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其主要研究的問題是在處理帶寬內(nèi)空間信號到達方向（DOA ：Direction of Arrival）的問題?？臻g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)進行準確估計的能力，估計信號的空域參數(shù)或信源位置。其主要目標是研究提高處理帶寬內(nèi)空間信號(包括獨立、部分相關(guān)和相干)角度的估計精度、角度分辨力和運算速度的各種算法?？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方向（Directionofarrival，DOA） ，空間譜估計常稱為“DOA 估計” 。 本文利用矩陣奇異值分解的性質(zhì)，對旋轉(zhuǎn)信號子空間寬帶測向算法中聚焦矩陣的計算方法進行修正，從而給出了一種簡便的聚焦矩陣計算方法一 RSS 算法，該算法可以大大減小運算量，與傳統(tǒng)的 DOA 估計算法相比，RSS 算法在方向估計精度、分辨率和相干測向性能等方面都獲得了較大提高。 IV1　空間譜估計　空間譜估計的發(fā)展及現(xiàn)狀陣列信號處理是空域信號分析和處理的一種重要手段，廣泛應(yīng)用于雷達、聲納、通信、地震勘探和醫(yī)學(xué)成像等多個領(lǐng)域。波達方向估計（DOA）作為陣列信號處理的一個重要內(nèi)容，主要是通過觀測的陣列數(shù)據(jù)提取同時處于空間某一區(qū)域多個信號的空間位置及方位信息。在傳統(tǒng)的陣列信號處理系統(tǒng)中，主要是對窄帶信號進行處理，目前窄帶陣列探測系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。但是隨著空間電磁環(huán)境日趨復(fù)雜化，信號形式逐漸多樣化，信號密度日漸增大，信號頻率分布范圍也不斷拓寬，使信號在空域和頻域上分布范圍和密度大大增加，窄帶陣列探測系統(tǒng)的缺點也逐漸顯示出來。鑒于寬帶信號具有攜帶的信息量大，混響背景相關(guān)性弱，有利于目標檢測，參量估計和目標特征提取等特點，因此采用寬帶信號形式成為解決上述問題的有效途徑。就波達方向（DOA）估計技術(shù)的發(fā)展而言，目前對于窄帶信號的處理算法已經(jīng)相當成熟，但對寬帶信號的處理卻仍存在許多不足。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，跳頻信號、擴頻信號、線性調(diào)頻信號等寬帶信號在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越普遍；在自然界中許多信號號本質(zhì)上就屬于寬帶信號，如聲音信號、地震波等；軍用雷達用來提取目標信息的雷達信號等等。因此，對寬帶信號的測向研究就成為了炙手可熱的話題。對寬帶信號波達方向估計算法的改進也必將改善其在現(xiàn)有應(yīng)用中的性能，促進其不斷的發(fā)展。從 20 世紀 70 年代末開始，在空間譜估計方面涌現(xiàn)了大量的研究成果和文獻，其中以多重信號分類（MUSIC）算法最為突出，它實現(xiàn)了向現(xiàn)代超分辨測向技術(shù)的飛躍，MUSIC 算法的提出也促進了特征子空間類算法的興起。這類算法的一個共同特點就是通過對陣列接收數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)分解（如特征分解、奇異值分解及 QR 分解等） ，將接收數(shù)據(jù)劃分為兩個相互正交的子空間：一個是與信號源的陣列流空間一致的信號子空間，另一個是與信號子空間正交的噪聲子空間。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。子空間分解類算法從處理方式上可分為兩類：一類是以 MUSIC 為代表的一類噪聲子空間類算法，另一類是以旋轉(zhuǎn)不變子空間（ESPRIT）為代表的信號V子空間算法。這些算法還在被進一步的發(fā)展和改進。陣列信號處理理論應(yīng)用十分廣泛，涉及到雷達、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。陣列信號處理是指將多個傳感器放置在空間的不同位置而組成的傳感器陣列，用傳感器陣列來接收空間信號并對接收的信號進行處理。陣列信號處理的目的是增強期望信號，抑制沒有用的干擾和噪聲，并提取期望信號的特征及包含的信息。與傳統(tǒng)的單個傳感器相比，傳感器陣列具有靈活的波束控制、較高的信號增益、極強的干擾抑制以及較高的空間分辨力等優(yōu)點。所以近十幾年來，陣列信號處理理論得到了飛速的發(fā)展，涌現(xiàn)出一大批性能優(yōu)良的算法。陣列信號處理的目的是進行空域濾波，通過濾除不希望的干擾和噪聲，同時增強期望信號的功率來達到提高系統(tǒng)輸出信噪比的目的。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)。將天線陣列的方向圖通過一定的加權(quán)，使得在期望信號方向的增益恒定，而系統(tǒng)總的輸出功率最小，從而完成空域濾波的目的。自適應(yīng)波束形成算法可以根據(jù)信號環(huán)境的變化，來自適應(yīng)調(diào)整各陣元的加權(quán)因子，達到增強信號同時抑制干擾的目的。而對于陣列信號處理中另一個關(guān)鍵技術(shù)是對波達方向的估計算法研究。陣列信號處理最主要的兩個研究方向是自適應(yīng)空域濾波（自適應(yīng)陣列處理）和空間譜估計。自適應(yīng)陣列處理技術(shù)的產(chǎn)生要早于空間譜估計，而且得到了廣泛應(yīng)用。盡管空間譜估計在近 30 年才發(fā)展起來，但其發(fā)展速度去十分迅速，以成為陣列信號處理學(xué)科發(fā)展的主要方面。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)進行準確估計的能力，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、通信、聲納等許多領(lǐng)域的重要任務(wù)之一。空間譜估計技術(shù)可以大大改善在系統(tǒng)處理帶寬內(nèi)空間信號的角度估計精度、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?？臻g譜是陣列信號處理中的一個重要概念，表示信號在空間各個方向上的能量分布，因此，如果能得到信號的空間譜，就能得到信號的波達方向（directionofarrival, DOA ）,所以，空間譜估計也成為“DOA 估計”。VI　空間譜