波达方向估计算法及应用新进展ppt课件

) exp[ jk ( i 1 )cos ] i( n n Y ( t)A ( ) S ( t) n ( t) (1) A ( ) ( ) ( ) ( 1 2 d)
阵列流型（ manif old ）
三、超分辨DOA方法： MUSIC, SVD, WSF等
§2、常规DOA估计法 ——波束形成法
§2-1、天线（传感器）阵列结构和模型
§2、常规DOA估计法 ——波束形成法
§2-1、天线（传感器）阵列结构和模型
天线阵：线阵，圆阵，任意阵 通道：放大，相检，A/D变换。
处理：数字信号处理单元
§2-1 （续）
§2、常规DOA估计法 ——波束形成法 §2-2、假设和数学表达

信源为远场、窄带信号。 信源个数d小于阵源数m, d<m。 信源为平稳、各态历经、零均值复随机过程。 各通道噪声为加性噪声，彼此独立，也独立于信 号。 噪声为平稳高斯过程：方差为，均值为零
§2-2 （续）
线阵：阵元全向。
固定阵
（仅取决于）
§3、MUSIC算法 —— 超分辨
§3-2、MUSIC算法
Y AS n R E YY H AR S A H 2 I RS
H
E SS —
m i 1

取协方差矩阵 满秩矩阵（独立信源）
R 为正定、哈米特矩阵， 进行特征分解 R i ei eiH E E H diag ( 1 E e1 e2 em

X t) S t)exp{ jk (i 1 )cos n}n t) i( n( i(
n 1
d
k 2 ， i 1 ,2 ,..., m
l

§3-1 （续）
X ( t ) ( ) ( ) ...... ( ) S ( t ) n ( t ) 1 1 1 1 2 1 d 1 1 X ( t ) ( ) ( ) ... ... ( ) S ( t ) n ( t ) 2 d 2 2 1 2 2 2 2 Y ( t ) ... ...... ... ... ... ... ... ... ... X ( t ) ( ) ( ) ...... ( ) S ( t ) n ( t ) m m 1 m 2 m d d m
§1、引言
— DOA的分类
一、基于幅度的DOA方法：适用于长持续信号
机械转动 图 a ) 为最大信号测向法：距 离远，精度低 { 阵列波束扫
图b)为最小信号测向法：距离近，精度高
§1、引言
— DOA的分类
二、基于相位的DOA方法：适用于短持续信号
—— 天线阵列（至少二个），信源到达相位差测向
(2l cos ) arccos( ) 2l
§7. 波达方向估计技术的前沿课题
§1、引言

波达方向估计 多天线阵列信号处理 （多传感器） 估计信源到达方向（DOA） 分类： 常规 — 波束形成法 现代 — 超分辨：突破瑞利限 MUSIC,ESPRIT,SVD,WSF等

§1、引言

应用：





雷达无源定位，反多径效应 声纳阵列测向 电子或通信干扰侦察 地震和地质资源探测 移动通信 医学领域 实际系统
i 1
m
Y(t) S(t)F() F() W j2(i 1 )l i exp[
i 1 m
cos

]
§2-2 （续）
方向图 F ( ) 由加权值 Wi 的富氏变换确定 时域 FIR 滤波器组（ 0 1 ） 空域滤波器组（ 0 2 ）

瑞 利 限 ： k L , 1 k 2, L为 阵 列 孔 径 长 度 8阵 元 ， 1 m ， l 2 L 7l 7 2
2 m ) 特征值
特征向量
§3-2 （续）
d 个独立信源，则
Rank [ R S ] d ，则有
d 2 m E S e 1 e 2 e d E N e d 1 e d 2 e m 1 2 d d 1 d 2 m 按大小顺序排列
32 (k 2)
角分辨
§3、MUSIC算法 —— 超分辨 Multiple Signal Classification.
—— R.O.Schmidt提出
§3、MUSIC算法 —— 超分辨
§3-1、数学模型
阵元i接收到第n个信源的输出：
cos n X t) S t)exp{ j2 (i 1 )l }n t) in( n( i(
§2-2 （续）
相位差：
cos 2 l X 1(t ) S (t ) X i ( t ) S ( t ) exp[ j i ] cos i 2 ( i 1 ) l
加权和： Y(t) W j i S(t)exp[ i]
0 S E E S E N ， 0 N S diag 1 2 d N diag d 1
波达方向估计算法及应用新进 展
目 录
§1. 引言 §2. 常规DOA估计法 §3. MUSIC DOA估计法 §4. 空间平滑MUSIC方法
4-1. 单向空间平滑MUSIC方法 4-2. 双向空间平滑MUSIC方法
§5. 分布式信源DOA估计方法 §6. DOA估计的应用
6-1. 移动通信中的智能天线系统 6-2. 蜂窝通信中手机用户自动定位 6-3. 无源定位