改进的MUSIC算法在信号DOA估计中的研究-交通运输工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 摘 要 阵列信号处理技术成为信号处理领域的一个重要的学科，它在通信、雷达、声纳、 电子对抗等对多领域有着极为广阔的应用前景。基于阵列信号处理的波达方向（DOA） 估计方法，可以同时对空间不同方向上的多个信号源实现高分辨率的方向估计。经过 40 过年的研究，各国学者分析了各种类型的算法，信号波达方向的研究已经越来越完善。 本文采用了理论和计算仿真实验相结合的的方法对算法和阵列结构的有关问题进行了 研究。主要工作内容如下： 本文从经典的 MUSIC 算法入手，在理想高斯白噪声条件下，分析了影响 MUSIC 算法 性能的客观因素并用 MATLAB 进行仿真。由于 MUSIC 算法在相干信源进行估计时性能严 重下降甚至是失效，因此，本文基于对 MUSIC 算法原理的改进，详细地介绍了空间平滑 法、修正 MUSIC 算法和基于 Toeplitz 矩阵重构的去相干算法。空间平滑法，虽然解决 了相干信号源的问题，但是对阵列孔径有一定的损失。修正的 MUSIC 算法，计算量小而 且对阵列孔径没有损失，而基于 Toeplitz 矩阵重构的去相干算法，不仅有修正 MUSIC 算法的优点，还实现了少阵元多信源的 DOA 估计，并且在低信噪比时性能表现较好。 在传统 DOA 估计算法的基础上，对近几年 DOA 估计中出现的高阶累积量信号分析与 处理技术进行了研究。基于高斯色噪声条件下的 DOA 估计做了详细的介绍，本文应用了 基于四阶累积量的 MUSIC 算法，为了去除算法中的大量数据冗余，提出了改进的四阶 MUSIC 算法。仿真结果表明，该在未知高斯噪声下，可以准确的估计出信号的入射角度， 且阶数越高，估计性能越好。 关键词：波达方向估计；MUSIC 算法；相干信号；高斯噪声 I Abstract Array signal processing technology is an important subject in the field of signal processing, which is widely used in communications, radar, sonar and electronic countermeasure etc. The DOA estimation algorithms based on array signal processing can resolve the DOA of multiple signals from various directions simultaneously with high resolution. After 40 years’ researching, the experts of all over the world in this field have proposed a number of algorithms and investigated their performances. In this paper, some problems related to the algorithms and the array configuration has been studied using the theory associated with the computer simulations. The main contents of this research are as follows: Based on the classical MUSIC algorithms analyzes the objective influence upon the classical MUSIC algorithm performance, and all the research work is based on the MATLAB software environment. Due to failing to estimate the DOA of coherent signals using the MUSIC algorithm. Therefore, this article is based on the principle of the MUSIC algorithm improvements, introduced the spatial smoothing and modified MUSIC algorithm and the Toeplitz matrix algorithm which based on the array model. And the Toeplitz matrix algorithm not only