变声速环境下的水下波达方向估计

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1、工程硕士学位论文变声速环境下的水下波达方向估计作者姓名周长库工程领域电子与通信工程校内指导教师宁更新副教授校外指导老师林奕琳高级工程师所在学院电子与信息学院论文提交日期2015年12月UnderwaterDOAEstimationwithVarianceAcousticVelocityADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhouChangkuSupervisor：Prof.NingGengxinSouthChinaUniversityo

2、fTechnologyGuangzhou,China分类号：TN911.72学校代号：10561学号：201321009851华南理工大学硕士学位论文变声速环境下的水下波达方向估计作者姓名：周长库指导教师姓名、职称：宁更新副教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电子与通信工程论文形式：□产品研发□工程设计应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：水声信号处理论文提交日期：2015年12月28日论文答辩日期：2016年3月16日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：张岚

3、高级工程师委员：宁更新副教授田立斌高级工程师张军副教授华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：：知《爲日期／年巧＾日｜学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，巨Ｐ：

4、研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）可＾＾＞１；学校公布学位论文的全部或部分内容，可Ｗ允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文一。本人电子文档的内容和纸质论文的致内容相。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。材不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）

5、电子杂志化全文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。＂＂请在［＾１上相应方框内打Ｖ（）、作者签名：：日、期於＿：：指导教师签名曰期师摘要波达方向（DOA）估计是阵列信号处理中的一个重要研究领域，在通信、雷达、声呐、地震勘探和射电天文等领域获得了广泛的应用。经过多年的研究，国内外学者提出了各种DOA估计算法，DOA估计性能不断提高。DOA估计算法利用空间阵列接收数据间的波程差来估计空间信号的方位信息，而波程差与波在介质中的传播速度有关，不准确

6、的波速将引起DOA估计出现偏差。本文针对此问题，研究了与波速无关的DOA估计算法，具体内容概括如下：1.阐述了空间谱估计技术结构模型，对各种常见信号及阵列的数学模型进行了简要描述，介绍了空间谱估计中的两种经典算法：多重信号分类算法（MUSIC）和旋转子空间不变算法（ESPRIT），并分析了当使用波速与实际波速不相同时，波速差对两种算法估计性能的影响。2.针对波速使用不准确对DOA估计精度造成影响的问题，分别提出了两种基于经典DOA估计算法的改进算法，分别称为VI-MUSIC（VelocityIndepe

7、ndentMUSIC）算法和VI-ESPRIT（VelocityIndependentESPRIT）算法。两种算法的原理基本相同，即利用两个相互正交的阵列来去除波速对算法性能的影响。VI-MUSIC算法利用对波速扫描来克服波速对算法的影响，而VI-ESPRIT算法可以通过闭式求解出信号的波达方向。上述两种新算法在使用波速与实际波速有误差时，较传统DOA估计算法性能更优。3.介绍复杂海洋环境对信号在水声中传播造成的影响，并分析经典DOA估计算法直接应用在水声DOA估计中所面临的问题及难题，给出了结合前后向

8、空间平滑的VI-MUSIC算法和VI-ESPRIT算法，并通过仿真实验证明了所提算法的有效性。关键词：DOA估计;水下DOA估计;波速无关DOA;波达方向估计IAbstractDirectionofarrival(DOA)estimationisasignificantresearchareainarraysignalprocessing,whichiswidelyusedincommunication,radar,sonarandnavi