研究论文-冲激噪声背景下基于虚拟阵列变换的DOA估计.pdf

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目前,大多数的DOA(direction of arrival)估计算法是应用在高斯噪声环境下的.随着冲激噪声的应用越来越广泛,利用虚拟阵列变换的方法,解决了在冲激噪声背景下对任意阵列进行DOA估计的问题.该方法将任意阵列虚拟成等距均匀线阵,使其阵列流型具有Vandermonde矩阵形式.然后结合分数低阶矩的特点,利用FLOM-MUSIC算法对来波方向进行有效的估计.经计算机仿真,证明了该方法的有效性.
10 用 科 技 第1期 矩阵C的M个较小的特征值等于y,其对应 的特征向量与矩阵A的列向量币交,这些特征矢量 0.8 张成噪声子空间,而N个较大的特征值所对应的特 征矢量张成信号子空间 根据式(11),FIOM- MUSIC算法的基本思想就 是对阵列FOM矩阵进行子空间分析,并采用 a02 MUSIC算法获得信号DOA的估计值 2伤真结果与分析 信噪比/dB 图3成功概率随信噪比的变化 saS噪声由2个参数所决定,特征参数α和分 14 散系数y,因为当c<时,方差是无限的,所以用广 义信噪比来代替般的信噪比 马10 CSNR=10g∑s() (12) 08 L为样本快拍数当c=2时,广义信噪比与一般 的信噪比是一样的 04 实验12个非相干信号,入射角度为17°,25 信噪比/B 接收阵列为非均匀直线阵列,阵元位置坐标为 图4均方根误差随信噪比的变化 X=[01479],虚拟阵元数是真实阵元数的2倍, 实验32个非相十信号,入射角度为36°54°; 广义信噪比为15dB,快拍数为1024,阵元单位间接收阵列为非均匀平面阵阵元位置坐标为(0,0)、 距为y2,虚拟变换的角度区域是030°,阵元噪声(2,4)、(4,5)、(7,7)、(9,6),虚拟阵元数是真实阵 为∝=16的冲激噪声测得角度与谱曲线如下: 元数的2倍,广义信噪比为15dB,快拍数为1024, 表1非均匀直线阵列测向结果 阵元单位间距为A2,虚拟变换的角度区域是30°~ 真实角度/(°)50次平均测量值X°)测量误差/% 0°,阵元噪声为α=1.6的冲激噪声测得角度与谱 曲线如下 17.044 0.259 表2非均匀平面阵列测向结果 25 25.150 0.600 真实角度/(°)50次平均测量值)测量误差/% 100 36 35.800 0.556 54 54.285 )528 A 人 40 10 方位角() 图2非均匀宜线阵列谱由线图 实验2仿真冲激噪声下该算法用于非均匀直线 阵列时在不同信噪比下的性能.广义信噪比从0~20dB 方位角(° 变化,其余参数同实验1.独立进行100次 Monte 图5非均匀平面阵列谱曲线图 Carlo实验.图3、4分别为该算法的估计成功概率 实验42个非相干信号,入射角度为66°81° (把估计值分别在(16°,18°)和(24°,26°)时称为一接收阵列为5元均匀圆阵,圆半径为3,广义信噪比 次成功估计)和均方根误差随广义信噪比的变化关为15dB,变换后的虚拟线阵的阵元数为15,快拍数 系曲线 为1024,虚拟变换的角度区域是60°-90°,阵元噪 第37卷 韩晓东,等:冲激噪声背景下基于虚拟阵列变换的DOA佔计 声为c=16的冲激噪声.测得角度与谱曲线如表3声时,结合冲激噪声的分数低阶矩的特点,通过构 和图6 造分数低阶协变异矩阵的 FLOM-MUSIC算法,从而 表3均匀圆阵阵列列测向结果 实现了冲激噪声环境下任意阵列的DOA估计,计 真实角度(°)50次平均测量值X°)测量误差/% 算机伤真表明了该方法的有效性 66048 0073 参考文献: 81 80430 0.704 [1RAFAL W. On the Chambers --Stuck method for 100 simulating skewed stable random variables [J]. Statistics Probability Letters, 1996, 28(2): 165-171 [2]陈辉,王永良,力山虎.一种有效的超分辨空间谱估计 虚拟阵列变换法中国科学E,1999,26(6:518524 3JWANG Yongliang, CHeN Hui, WAN Shanhu. An effective DOA estimated method via virtual array transformation [I Science in China. 2001, 44(1):75-82. 4SHAO M, NIKIAS C L. Signal processing with fractional lower order moments [J]. IEEE Proceedings, 1993, 81(7 ):986-1010 40 方位角(°) [5]王永良空问谱估讨理论与算法[M]北京:清华大学出版 图6均匀圆阵阵列谱曲线图 社,2004. 从以上测得结果和谱曲线可以看出,此方法应6 RIENDLANDER B,WEAJ. Direction finding using 用于冲激噪声背景下的非均匀线阵、非均匀平面阵 spatial smoothing with interpolated arrays JIEEE Transactions 和均匀圆阵时,在不同变换区域内都可以测得比较 on Signal Processing, 1993, 41(4): 574-587 [7吴小强,刁鸣,缪普林基于内插阵列变换的相干源测向 准确的结果 方法研究应用科技,2007,34(2):14 8]刁鸣,王艳温基于虚拟阵列变换和修正MUSC算法的 3结束语 相干源测向弹箭与制导学报,2005,25(4):416418 9SCHMIDTRO. Multiple emitter location and signal parameter 虚拟阵列变换作为预处理方法可以将任意阵 estimation J IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 列转换成一等距均匀线阵.对于接收噪声为冲激噪1986,34(3):276-280 [责任编辑:张晓京] 一叶 (上接第7页) 4结束语 coding optical CDMA systems J iEEE Spread Spectrum Techniques and applications, 2000, 1: 174-178. 通过对平衡检测法原理的分析,设计了基于平P2 JOU Wei, SHALABYHMH, GHAFOURIS,H. Modifed 衡检测法的光谱幅度编码系统,并通过仿真直观地 quadratic congruence codes for fiber Bragg Grating-Based 看到解码后的单用户信号和多用户信号的眼图,表 spectral -amplitude coding optical CDMA systems [J]. IEEE Lightwave Technology, 2001, 19(9): 1274-1281 明基于平衡检测法的光谱幅度编码系统实现了当 3]PENON J, MATHLOUTHI W, LAROCHELLE S An innovative BER≤10时的无误传输,即消除了MAI,并且伴随 receiver for incoherent SAC OCDMA enabling SOA based 着光器件的迅速发展,基」平衡检测法的光谱幅度 noise cleaning xperimental validation J ]. IEEE Lightwave 编码系统将成为未来光网络中理想的编码方案 Technology,2009,27(2):108-106 「4丁涛光谱幅度编码光码分多址关键技术的研究[D广 参考文献: 州:暨南大学,2007 ] ZHoU Xiang, SHALABU HH M, lu Chao, Design and李传起,李晓滨光纤通信 OCDMA系统M北京科学出 performance analysis of a new code for spectral amplitude 版社,2008 [责任编辑:张晓京]

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