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矢量传感器阵时频联合方位估计

尹世梅  
【摘要】: 矢量传感器的出现为信号处理开辟了新的研究领域,解决了困扰信号处理学者的一些难题,本文的研究就是基于矢量传感器阵列具有的多方面优越性能展开讨论的。 本文建立了二维矢量传感器线阵的全空间无模糊定向阵列模型,推导了阵型组合指向性的数学表达式及在该阵型下矢量传感器阵的Bartlett波束形成、Capon波束形成及传统MUSIC算法的矩阵表示。文中首次将时频分析算法与方位估计算法相结合应用于矢量传感器阵列信号处理中,对此阵型下的矢量传感器阵时频MUSIC算法和基于FRFT的矢量传感器阵方位估计算法的谱估计公式进行了详细推导,从理论和仿真试验两方面对上述模型及各种算法进行了研究。矢量传感器阵时频MUSIC算法具有很强的信号选择能力,通过选择适当的时频点进行方位估计可以筛选信号、抑制干扰、有效的增加信噪比。基于FRFT的矢量传感器阵方位估计算法在处理多源信号时可以有效地避免交叉项的干扰,通过一维变换将LFM信号在分数阶域转化为单频信号进行处理,有效地降低了信号处理的复杂度,减少了运算量,不需要进行频率搜索或频率聚焦变换就可以对LFM信号进行有效的方位估计。 最后处理了湖试数据及海试数据,数据处理给出的结果对本文提出的两种基于时频分析的方位估计算法进行了验证,并验证了本文阵列模型的全空间定向能力。


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