目标定位与自适应谐波域静态方向图形成方法研究

摘要

阵列多参数估计在通信、雷达、声纳等领域有着广泛的应用。随着阵列多参数估计从理论到实际工程的发展,人们对算法稳健性和估计精度的要求越来越高。本文以提高阵列波达方向估计和波束形成算法的稳健性和估计精度为目标,针对色噪声背景下近场声源波达方向估计以及球麦克风阵列谐波域波束形成问题展开研究,取得了一些有意义的成果。论文的主要内容如下:
　　针对非均匀高斯白噪声背景下常规近场声源定位算法精度不高的问题,提出一种基于噪声协方差矩阵估计的近场声源定位新方法,该方法首先通过阵列输出数据估计出噪声协方差矩阵,再利用估计出的噪声协方差矩阵预白化阵列协方差矩阵,从而提高常规算法的估计性能。仿真结果表明;在非均匀高斯白噪声背景下的近场声源定位中,基于此方法改进的MUSIC算法性能高于常规MUSIC和Capon算法的估计性能。
　　为解决球麦克风阵列谐波域自适应波束形成问题,提出了基于自适应理论的球谐波域静态方向图数值综合算法,通过将常规线阵的自适应静态方向图数值综合算法拓展到球谐波域,该方法利用球麦克风阵列几何结构的特殊性,在方向图的旁瓣区域引入大量虚拟干扰,形成充足的零陷区,抑制旁瓣区域的干扰和噪声强度,以此提高球麦克风阵列波达方向估计的指向性和鲁棒性。

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1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究历史和现状

1.3 本文组织结构

2 阵列信号处理基础

2.1 引言

2.2 空间谱估计数学模型

2.3 远场声源和近场声源

2.4 空间谱估计方法

2.5 谐波域波束形成方法

2.6 本章小结

3 色噪声背景下近场DOA估计方法

3.1 引言

3.2 色噪声下DOA估计方法

3.3 仿真结果

3.4 本章小结

4 谐波域球麦克风阵列波束形成方法

4.1 引言

4.2 信号模型

4.3 球麦克风阵列最优加权及性能指标

4.4 基于自适应理论的谐波域静态方向图数值综合方法

4.5 仿真结果

4.6 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢