【正文】 結(jié)果如圖 24,這兩個(gè)角度不能很好的分辨出來(lái)。 MUSIC 算法性能分析 MUSIC 算法的在各種情況下的性能比較分析： （ 1）非相干信號(hào)源，取兩個(gè)信號(hào) 0 和 20 度，信噪比是 5dB,快拍數(shù)是 800點(diǎn)，陣元數(shù)為 8 個(gè)，結(jié)果如圖 21, 1260 00 , 70 00f H z f H z??這兩個(gè)角度能很好的分辨出來(lái)。a r g m i n HHM U S I C N NUU?? ? ? ? ?? (213) 所以， MUSIC 算法的譜估計(jì)公式為 ? ? ? ?39。由于噪聲的存在， ????與 39。 在理想條件下數(shù)據(jù)空間中的信號(hào)子空間與噪聲子空間是相互正交的，即信號(hào)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(gè)性質(zhì)提出的，但考慮到實(shí)際接收數(shù)據(jù)矩陣是有限長(zhǎng)的，即數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣的最大似然估計(jì)為 XV 39。 Music 算法首先對(duì)陣列協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征分解，然后根據(jù)提供的信源數(shù)目確定噪聲子空間，利用信號(hào)子空間和噪聲子空間的正交性在方向域內(nèi)搜索來(lái)確定波達(dá)方向。還可以用于高密度信號(hào)環(huán)境下的無(wú)線測(cè)向 :如果噪聲子空間大于信號(hào)子空間， MUSIC 算法有更好的性能。 MUSIC 算法是空間譜估計(jì)發(fā)展史上具有里程碑意義的算法，它實(shí)際上己經(jīng)成為空間譜估計(jì)方法和理論的重要基石。 MUSIC 算法利用了信號(hào)子空間和噪聲子空間的正交性，構(gòu)造空間譜函數(shù)，通過譜峰搜索，檢測(cè)信號(hào)的 DOA。它是將時(shí)域信號(hào)譜估計(jì)向空域拓展而來(lái)的，采用非線性參數(shù)化方法，可以突破瑞利限的限制，故稱為 “超分辨 ”技術(shù)。 陣列向量的二階統(tǒng)計(jì)量用其外積德統(tǒng)計(jì)平均值表示，稱之為陣列協(xié)方差矩陣，定義為 ? ?)()( ksksAER H? (116) 將式 (114)代入上式，考慮到 ??sk 與 ??nk是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，于是可得 ? ? ? ? 2( ) ( ) ( ) ( )H H H HR A E s k s k A E n k n k A P A I?? ? ? ? (117) 式中， ? ?( ) ( )HP E s k s k? 是信源部分的協(xié)方差矩陣；由于個(gè)陣元的噪聲不相關(guān)，且強(qiáng)度相等，鼓起協(xié)方差矩陣為 ? ? 2( ) ( )HE s k s k I?? XI 容易驗(yàn)證，陣列協(xié)方差矩陣滿足 HRR? .這說(shuō)明，陣列協(xié)方差矩陣屬于Hermitian 矩陣，它的特征值為正值。 X 陣列信號(hào)處理的統(tǒng)計(jì)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。與參考位置相距 ? 個(gè)波 長(zhǎng)的陣元接收到的信號(hào)將再被延遲 ? 。 連續(xù)時(shí)間信道模型 IX 圖 12 智能天線結(jié)構(gòu)圖 考慮圖 12 所示的等距線陣，它由 M 個(gè)等間距的陣元組成。實(shí)值信號(hào) ??st 延遲時(shí)間 ? 后，有 22( ) ( ) ( ) ccdef j f j f tes t s t R z t e e? ? ?? ?? ???? ? ???? (18) 因此，延遲信號(hào) ()st? 的復(fù)包絡(luò)變成 2( ) ( ) cjfz t z t e ??? ? ??? 。實(shí)窄帶信號(hào)通常用它們的等效低通信號(hào)表示。另外，需要注意的是，對(duì)于固定的角度， t? 是一個(gè)常量，相當(dāng)于時(shí)間為 ?sink f s 的采樣，只不過采樣數(shù)目等于陣元數(shù)。更一般的情況下，對(duì)于空間任意兩個(gè)陣元而言，兩陣元接收的波程差即 ? ?1 c o s c o s s in c o s s inx y zc? ? ? ? ? ?? ? ? (14) 從上式可知，只要知道空間陣元間的相位差，就可以估計(jì)入射信號(hào)的方位角、td入射信號(hào) VII 俯仰角，等信號(hào)參數(shù)。如圖 11 所示，考慮兩個(gè)陣元， d 為 陣元間距， c 為光速， ? 為遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)的入射角度， ? 為陣元間的相位延遲。與自適應(yīng)陣列技術(shù)不同，空間譜估計(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，其主要目的是估計(jì)信號(hào)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。而對(duì)于陣列信號(hào)處理中另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是對(duì)波達(dá)方向的估計(jì)算法研究。 陣列信號(hào)處理的目的 是進(jìn)行空域?yàn)V波，通過濾除不希望的干擾和噪聲，同時(shí)增強(qiáng)期望信號(hào)的功率來(lái)達(dá)到提高系統(tǒng)輸出信噪比的目的。陣列信號(hào)處理是指將多個(gè)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(lái)接收空間信號(hào)并對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行處理。子空間分解類算法就是利用兩個(gè)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。因此，對(duì)寬帶信號(hào)的測(cè)向研究就成為了炙手可熱的話題。但是隨著空間電磁環(huán)境日趨復(fù)雜化，信號(hào)形式逐漸多樣化，信號(hào)密度日漸增大，信號(hào)頻率分布范圍也不斷拓寬，使信號(hào)在空域和頻域上分布范圍和密度大大增加，窄帶陣列探測(cè)系統(tǒng)的缺點(diǎn)也逐漸顯示出來(lái)。 本文利用矩陣奇異值分解的性質(zhì)，對(duì)旋轉(zhuǎn)信號(hào)子空間寬帶測(cè)向算法中聚焦矩陣的計(jì)算方法進(jìn)行修正，從而給出了一種簡(jiǎn)便的聚焦矩陣計(jì)算方法一 RSS 算法，該算法可以大大減小運(yùn)算量，與傳統(tǒng)的 DOA 估計(jì)算法相比， RSS 算法在方向估計(jì)精度、分辨率和相干測(cè)向性能等方面都獲得了較大提高。其主要研究的問題是在處理帶寬內(nèi)空間信號(hào)到達(dá)方向（ DOA： Direction of Arrival）的問題。陣列信號(hào)處理是將多個(gè)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(duì)空間信號(hào)場(chǎng)進(jìn)行接收和處理，以提取陣列所接收的信號(hào)及其特征信息，同時(shí)抑制干擾和噪聲或不感興趣的信號(hào)。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。寬帶信號(hào)在實(shí)際中大量存在，計(jì)算量遠(yuǎn)比窄帶大。 6 月 1 日至 6 月 10 日 準(zhǔn)備答辯。 預(yù)期目標(biāo)： 1. 掌握智能天線和陣列信號(hào)處理方面的知識(shí)； 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(shí)現(xiàn)過程，并用軟件進(jìn)行相關(guān)仿真，分析其性能。 2．本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題、解決的思路及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 本課題主要是研究寬帶 RSS 方位估計(jì)技術(shù) , 而這個(gè)課題關(guān)鍵在于 相干信號(hào)的處理方法（ CSM），其主要思想就是通過聚焦矩陣把頻帶內(nèi)不重疊的頻率點(diǎn)上信號(hào)空間聚焦到參考頻率點(diǎn)，聚焦后得到單一頻率點(diǎn)的數(shù)據(jù)協(xié)方差，在應(yīng)用窄帶信號(hào)處理的方法進(jìn)行 DOA 估計(jì)。 CSM 類算法的基本思想就是通過聚焦矩陣將各頻率點(diǎn)的數(shù)據(jù)變成同一頻率點(diǎn) (參考頻率 )的數(shù)據(jù)，從而形成相關(guān)矩陣。 ISM 方法不能解決相干源問題，而且通常情況，寬帶信號(hào) 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(duì)寬帶 DOA 的估計(jì)產(chǎn)生很大的偏差。與 MUSIC 算法相比， ESPRIT 算法的優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)算量小，不需要進(jìn)行譜峰搜索。另一種是利用信號(hào)子空間的信號(hào)子空間類算法，代表為旋轉(zhuǎn)不變技術(shù) (ESPRIT 算法 )。陣列接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣經(jīng)過特征值分解，可分為信號(hào)子空間和噪聲子空間。 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(hào)處理方法和基于信號(hào)時(shí)域結(jié)構(gòu)方法兩類。起 止 時(shí) 間 工 作 內(nèi) 容 1：陣列信號(hào)處理 2：無(wú)線通信原理 計(jì)算機(jī)及相關(guān)配套軟件 本計(jì)劃為開題之初所定，后續(xù)會(huì)根據(jù)具體情況隨時(shí)調(diào)整。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo) 師簽名： 日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評(píng)閱書 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程 學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研 究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí) 前的□內(nèi)畫“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)閱書 評(píng)閱教師評(píng)價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí) 際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見 教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)： 一、答辯過程 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 對(duì)答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格