空间超分辨技术在地波源定位中的应用研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangjuhui19
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空间超分辨技术是一种阵列信号处理技术,它拥有比传统波束形成方法更高的分辨力。由于其具有较高的估计精度,目前已被广泛应用于雷达、通信、地质勘探和医学成像等众多领域。随着目前电磁环境的愈加复杂,面向实际背景的超分辨技术的应用得到了越来越多的关注,本课题便主要研究实际环境中超分辨技术的应用。  本文主要研究了在均匀线阵和圆阵两种阵列情况下,面对多径散射和空间色噪声两种实际环境,对信号源波达方向的估计问题。主要工作概括如下:  首先,建立了空间均匀线阵和圆阵的数学模型,用矩阵的形式表示阵元的输出和流形,为超分辨算法的推导提供方便。并使用相位模式激励的方法,实现了从均匀圆阵到虚拟线阵的转换。在此基础上,应用经典的MUSIC(Multiple Signal Classification)算法和实值波束域MUSIC算法对信号到达方向进行了估计,并给出了相应的仿真图和结果分析。  其次,在多径散射情况下,分别在均匀线阵和圆阵两种阵列中,通过降维处理,采用空间平滑技术,对入射信号进行解相干。对圆阵的空间平滑,需要先进行模式变换,再进行平滑。然后,通过计算机仿真验证了平滑方法的有效性。  最后,研究了在空间色噪声的情况下,信源波达方向的估计问题。在均匀线阵和圆阵两种阵列中,通过矩阵变换和最大似然方法对信源参数进行估计。矩阵变换的方法适用于阵元相距较远,阵元噪声不相关的情况;最大似然方法适用于阵元噪声相关的情况。并最终通过计算机仿真验证了两种算法的有效性。
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