波达方向估计算法及应用新进展.ppt

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1、波达方向(DOA)估计算法及其应用新进展高速信号处理和网络传输研究所彭应宁教授电子学与通信学科前沿课阵列信号处理之一目录§1.引言§2.常规DOA估计法§3.MUSICDOA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§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MUS

2、IC,ESPRIT,SVD,WSF等应用：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§1、引言一、基于幅度的DOA方法：适用于长持续信号§1、引言—DOA的分类图b)为最小信号测向法：距离近，精度高二、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§1、引言—DOA的分类三、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、常规

3、DOA估计法——波束形成法§2-1、天线（传感器）阵列结构和模型§2-1（续）信源为远场、窄带信号。信源个数d小于阵源数m,d

4、源的输出：§3-1（续）§3-1（续）§3、MUSIC算法——超分辨§3-2、MUSIC算法§3-2（续）§3-2（续）*§3-2（续）§3-2（续）归结：Evans,J;T.j.Shan;Kailath等提出，改进目的：通过平滑=>恢复Rs满秩性。§3、MUSIC算法——超分辨§3-3、平滑MUSIC方法§3-3（续）§3-3（续）§3-3（续）求均值：第K个子阵输出为：§3-3（续）*§4-1单向空间平滑MUSIC方法§4-2双向空间平滑MUSIC方法§4（续）图2.3在不同相关程度下MUSIC的估计性能(a)§4（续）图2.3在不同相关程度下MUSIC的估计性能(

5、b)§4（续）图2.3在不同相关程度下MUSIC的估计性能(c)§4（续）图2.4相同孔径下,MUSIC、单向平滑、双向平滑的分辨性能§4（续）图2.5MUSIC、单向平滑、双向平滑方法对强相关信源的估计性能§4（续）图2.5MUSIC、单向平滑、双向平滑方法对强相关信源的估计性能形成机理蜂窝通信中多径条件下的局部散射信号雷达低角跟踪时目标反射回波通过地面的漫反射对流层或电离层无线电传播中的散射信号当目标是一群满足一定统计分布的散射体的集合时§5分布式信源DOA§5-1、点源分布式信源§5-1（续）移动通信中由多径产生的分布式信号源中心方向0，分布参数2点源:分布

6、源:是第i个分布式目标的方向矢量是第i个分布源的角信号分布函数§5分布式信源DOA§5-2、数学表示可得多维参数MUSIC空间谱当时，为二维搜索§5-2（续）分类已知分布模型:均匀,高斯,三角,柯希等未知分布模型:限定共轭对称,单峰共轭对称通常用二维参数分布式目标中心DOA估计(位置)目标分布参数(角分布展开宽窄程度)估计§5分布式信源DOA§5-3、估计方法二维(或多维)参数谱峰搜索一维DOA搜索极小最小特征值一维DOA搜索法共轭对称，均匀，三角，高斯等基于噪声子空间极大最大特征值一维DOA搜索法基于信号子空间大量前沿课题任意分布,未知分布,预估计,不需搜索等§5-

7、3（续）2个分布式目标二维参数MUSIC空间谱估计(1)§5-3（续）角分布函数为均匀分布2个分布式目标二维参数MUSIC空间谱估计(2)§5-3（续）角分布函数为三角分布2个分布式目标二维参数MUSIC空间谱估计(3)§5-3（续）角分布函数为高斯分布2个分布式目标二维参数MUSIC空间谱估计(4)§5-3（续）角分布函数为指数分布§6应用§6-1、用于移动通信中的智能天线系统8-12个天线阵元RF:900MHz,1800MHzIF:70MHzDR:8MhzA/D:12位，20MHzDBF:精分方向，取权值，形成波束目的：扩容：空分多址