基于分数阶Fourier变换的LFM类信号DOA估计算法研究

郑州大学硕士学位论文基于分数阶Fourier变换的LFM类信号DOA估计算法研究姓名：屈海涛申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：齐林20070501基于分数阶Fourier变换的LFM类信号DOA估计算法研究作者：屈海涛学位授予单位：郑州大学相似文献(10条)1.期刊论文张艳红.郭海鸥.李金铭.ZHANGYan-hong.GUOHai-ou.LIJin-ming分数阶Fourier域宽带LFM信号DOA估计的克拉美·罗界-河南大学学报（自然科学版）2008,38(3)针对宽带LFM信号的DOA估计问题,从宽带LFM信号模型的描述入手提出且详细分析了在该模型下基于分数阶Fourier变换的DOA估计算法.并以计算机仿真实验结果为依据,表明该算法与时频-相干信号子空间算法相比,该算法具有较高的估计精度,且随着信号源信噪比的增加,算法的估计方差越来越接近其克拉美·罗下界.2.期刊论文屈海涛.齐林.穆晓敏.杨守义.QUHai-tao.QILin.MUXiao-min.YANGShou-yi基于FRFT的均匀圆阵DOA估计-计算机工程2008,34(12)针对广泛应用于第三代移动通信系统中的均匀圆阵,将分数阶Fourier变换的时频特性和分数阶Fourier域波束形成技术相结合,给出一种多分量LFM信号的波达方向估计算法.与其他方法相比,该算法在一定程度上提高了精确度.仿真验证了在多径和多普勒频移存在的复杂信道中算法的有效性.3.学位论文刘小河分数阶Fourier变换在宽带相干信号DOA估计中的应用研究2008阵列信号处理作为信号分析和处理的一个重要分支，已成为雷达、声纳、通信、射电天文及医学成像等领域的关键技术之一。由于多径传播以及电子战人为干扰影响，入射到阵列的信号中存在着相干信号源，导致传统的阵列信号处理手段不再适用。针对相干信源环境，研究相干信号的阵列信号处理方法成为当今的热点课题。传统的Fourier变换无法同时表述信号的时域和频域信息，不适用于处理非平稳信号。分数阶Fourier变换(FRFT)作为Fourier变换的一种广义形式，对非平稳的LFM信号具有良好的时频分析特性。本文将分数阶Fourier变换应用到宽带阵列信号处理领域，围绕宽带LFM相干信源的阵列信号建模，研究宽带LFM相干信号的波达方向(DOA)估计算法，主要的工作和贡献有：1.研究LFM信号在分数阶Fourier(FRF)域的时频特性，与Wigner-Ville分布(WVD)、短时Fourier变换(STFT)等时频工具相比，有效避免交叉项和时频选点问题。2.结合Toeplitz矩阵重构思想，提出基于分数阶Fourier变换的宽带LFM相干信号一维DOA估计新算法。针对分数阶Fourier变换的谱峰聚集特点，该算法构造了FRF域的宽带LFM信号的阵列数据模型，在FRF域内利用Toeplitz矩阵重构特性，实现对相干信号的解相干，最后通过谱峰搜索完成入射信号的DOA估计。在不减小阵列有效孔径的情况下，增加了可估计相干信号源数目，并在低信噪比条件下能够得到较好的性能。3.在FRF域从离散角度推导了二维DOA估计数学模型，并在此模型基础上提出基于分数阶Fourier变换的二维相干信号DOA估计算法。在FRF域构造前后向空间平滑DOA矩阵，通过对DOA矩阵进行特征值分解，估计信号子空间和噪声子空间，由信号子空间的特征值和特征向量得到宽带LFM相干信号的二维到达角，避免了二维谱峰搜索和交叉项，也无需参数配对。4.期刊论文魏红彬.张艳红.WEIHong-bin.ZHANGYan-hong分数阶Fourier域宽带相干LFM信号的DOA估计-河南师范大学学报（自然科学版）2009,37(4)针对具有相同时频分布的宽带相干LFM信号,提出了一种DOA估计新算法.该方法利用分数阶Fourier域前后向空间平滑技术对信号去相干,然后由MUSIC算法估计信号的DOA.这种算法既具有避免矩阵插值和汇聚变换,不需要到达角初始估计等优点,又能正确地估计宽带相干LFM信号的DOA.仿真结果验证了算法的有效性.5.期刊论文顾陈.何劲.朱晓华.刘中.GUChen.HEJin.ZHUXiao-hua.LIUZhong基于分数阶Fourier域滤波的单电磁传感器宽带Chirp信号二维DOA估计-宇航学报2010,31(4)提出一种基于单个电磁矢量传感器的宽带Chirp信号方位-仰角估计算法.对强度相差不大的信号,该算法利用分数阶Fourier变换分别估计不同信号的电磁矢量传感器导向矢量,并根据矢量叉积运算得到方位-仰角估计值.对强度相差较大的信号,该算法利用分数阶Fourier域滤波,采用逐次消去的方法分别估计电磁矢量传感器导向矢量,得到方位-仰角估计值.提出的算法不需要进行迭代搜索和二维DOA的配对,不受近场信号的球面波效应的影响,并且可估计具有相同或不同调频斜率的多个Chirp信号的二维DOA.计算机仿真试验证明了算法的有效性.6.期刊论文张艳红.齐林.穆晓敏.陶然.ZhangYanhong.QiLin.MuXiaomin.TaoRan基于分数阶傅立叶变换的WLFM信号DOA估计-信号处理2005,21(z1)本文提出了一种新的基于分数阶傅立叶变换的DOA估计算法,该算法首先将天线阵的观测信号变换到分数阶Fourier域,并将时域时变的方向向量转化为分数阶Fourier域时不变的方向向量,同时将线性调频信号解调为窄带平稳信号,然后在相应的分数阶Fourier域,利用root-MUSIC算法进行波达方向估计.理论分析与仿真结果表明,该方法算法简单,估计性能好.7.学位论文汪玲分数阶傅立叶变换在线性调频信号侦察中的基本理论及应用2002该文以非平稳随机信号中的LFM信号为研究对象,研究其侦察处理技术.对以下几个方面进行了探索,取得了一些有价值的结果:建立了分数阶Fourier变换在实现滤波与干扰分离中的应用模型.提出了分数阶Fourier变换在雷达信号检测中检测频率的方法.建立阵列信号模型,提出了基于TLS-ESPRIT算法和MUSIC算法的雷达信号二维到达角的估计算法.提出了空域欠采样条件下的到达角估计的算法.提出了时域欠采样条件下的频率估计方法.8.期刊论文杨小明.陶然.YANGXiao-ming.TAORan基于分数阶Fourier变换和ESPRIT算法的LFM信号2D波达方向估计-兵工学报2007,28(12)提出一种利用分数阶Fourier变换(FRFT)和旋转不变子空间(ESPRIT)算法实现多个线性调频(LFM)信号二维波达方向(DOA)估计的新方法.该方法利用FRFT对LFM信号的能量聚集特性,构造出一种新的FRFT域的阵列数据模型,并利用ESPRIT算法实现对多个LFM信号的二维DOA估计.仿真实验验证了算法的有效性.9.学位论文张艳红基于分数阶Fourier变换的宽带线性调频信号波达方向估计2006波达方向(DOA)估计是阵列信号处理领域的一个重要研究方向，该技术在雷达、声纳、通信等阵列信号处理领域中有着十分广泛的应用。近年来，非平稳宽带线性调频(LFM)类信号的DOA估计日益受到了人们的重视，正在成为一个新的研究热点。由于分数阶Fourier变换对于分析和处理线性调频信号具有十分优良的特性，因此，本文对基于分数阶Fourier变换(FRFT)的宽带LFM信号DOA估计进行了深入的研究，主要的贡献和创新有：1.提出了一种基于分数阶Fourier变换的宽带LFM信号一维DOA估计算法，并对算法的性能进行了理论分析。该算法利用LFM信号在一定的分数阶Fourier域呈现能量聚集的特性，给出了分数阶Fourier域信号的时不变方向向量，进而在相应的分数阶Fourier域，由root-MUSIC算法估计出信号的来波方向。此外，本文还给出了估计误差的理论分析并为仿真结果所验证，使得这一方法在理论上更加趋于完善，更具有工程应用的价值。与基于Wigner-Ville分布(WVD)的时频空估计算法相比，该方法无需矩阵插值和汇聚运算，也不需要DOA的初始估计，在处理多个信号源时，不存在交叉项的干扰，因而，计算简单，计算量少，且估计精度高。2.针对具有相同时频分布特性的宽带LFM信号，本文采用前后向空间平滑技术对上述所提出的算法进行了改进，提出了一种基于分数阶Fourier变换的宽带相干LFM信号一维DOA估计算法，并对算法进行了仿真实验。该方法能够准确地估计出具有相同时频分布特性的宽带LFM信号的波达方向，解决了存在相干信号源情况的DOA估计问题。3.在上述所提出的算法基础上，本文将分数阶Fourier变换与DOA矩阵法相结合，对算法进行了扩展，提出了一种基于分数阶Fourier变换的宽带LFM信号二维DOA估计算法，并对算法进行了仿真实验。该方法能够估计位于立体空间信号源的来波方向矢量，解决了二维DOA估计问题，更符合实际应用情况。10.期刊论文屈海涛.齐林.穆晓敏.杨守义.QUHai-tao.QILin.MUXiao-min.YANGShou-yi基于FRFT的多分量LFM信号DOA估计-计算机工程与应用2007,43(35)提出了一种基于分数阶Fourier变换的多分量LFM信号波达方向估计算法.观测信号经滤波和解线调处理,变换为一系列单频平稳信号.在分数阶Fourier域结合传统的MUSIC算法,从而实现了LFM信号的方向估计.给出了估计误差的统计分析,使得这一方法在理论上趋于完备,仿真试验验证了算法的有效性.本文链接：：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：b6c93a65-a70b-4cf5-bc5e-9df80085b6ed下载时间：2010年9月21日