基于任意麦克风阵列的声源二维DOA估计算法研究

对基于麦克风阵列的声源定位技术进行了研究,分析了基于麦克风阵列的远场信号模型,并结合子空间的方法推导出了声源二维(水平角和俯仰角)DOA估计——2D-MUSIC算法,该算法适用于任意拓扑结构的麦克风阵列。利用MATLAB仿真工具,对几种典型阵列结构进行了对比分析,提出了2种新型的三维麦克风阵列:均匀球面阵和三维均匀直线阵。仿真结果表明,提出的DOA估计算法在二维的均匀圆阵、三维的均匀球面阵和三维均匀直线阵中,均能得到较好的DOA估计效果。     

麦克风阵列时延估计的Cramé-Rao界限

麦克风阵列拓扑结构对麦克风阵列语音处理系统具有重要影响。该文针对麦克风阵列语音处理系统的时延估计性能,通过对声源和麦克风空间位置的几何描述,推导出了时延估计的Cramé-Rao界限,分析了麦克风阵列拓扑结构对其时延估计性能的影响,并给出了常见的麦克风阵列拓扑结构时延估计性能的仿真实验。实验结果有效地验证了理论分析所得出的结论。     

基于多种源的短波接收阵列校准

针对短波雷达提出了一种新的阵列校准方法.以往的阵列校准一般对校准源有一定的要求,且需要知道校准源的某些参数,如校准源的波达方向(DOA)等.该方法可利用各种可能的源(如单模源、多模源、时不变DOA源、时变DOA源以及各种源的组合)对接收阵列进行校准,且不需要知道校准源的波达方向.通过非线性可分最小二乘法对接收阵列的互耦系数和传感器位置进行估计.仿真与实验表明,此方案能够较好的对阵列未知参数进行估计.     

麦克风阵列时延估计的Cramér-Rao界限

 麦克风阵列拓扑结构对麦克风阵列语音处理系统具有重要影响.该文针对麦克风阵列语音处理系统的时延估计性能,通过对声源和麦克风空间位置的几何描述,推导出了时延估计的Cramér-Rao界限,分析了麦克风阵列拓扑结构对其时延估计性能的影响,并给出了常见的麦克风阵列拓扑结构时延估计性能的仿真实验.实验结果有效地验证了理论分析所得出的结论.     

尺度不变范数比正则的稀疏DOA估计

波达方向估计(Direction Of Arrival,DOA)通过使用传感器阵列来识别声源方位,而传统的DOA估计方法忽略了声源在空间分布的稀疏性,目前的凸稀疏DOA估计方法和非凸稀疏DOA估计方法所使用的惩罚函数未考虑稀疏度量l₀范数的重要特性——尺度不变性,因此无法精确描述声源的空域稀疏结构,难以获得较高的DOA估计精度.为此,本文首先使用具有尺度不变性的范数比函数来逼近l₀范数,刻画声源空域稀疏结构;接着,针对范数比函数的非凸特性,采用光滑化的思想,构建了平滑的近似函数;然后,构建了基于光滑l_p比l_q范数的稀疏DOA估计模型,开发了基于光滑l_p比l_q范数的稀疏DOA估计算法(Smoothed l_p-Over-l_q regularized Sparse DOA Estimation algorithm,SPOQ-SDOA).大量仿真分析表明,与流行的多快拍DOA估计算法相比,本文提出的算法在不同信噪比和快拍...     

稀疏极化敏感阵列的波达方向和极化参数联合估计

该文采用稀疏分布极化敏感阵列(SD-PSA),研究了多目标波达方向(DOA)和极化参数的估计问题。首先建立稀疏极化敏感阵列信号模型;然后利用阵列的空间旋转不变性运用ESPRIT算法得出信号的高精度周期性模糊多值DOA估计;同时利用子阵列导向矢量之间的关系得出信号的极化信息和DOA的无模糊粗估计;最后利用DOA粗估计值解模糊,得到信号的高精度无模糊DOA估计。该文所提阵列的阵元间距大于半个波长距离,扩展了阵列2维物理孔径,一定程度上降低了阵元间的互耦影响,相应的信号DOA估计精度大大提高。仿真实验结果验证了该算法对信号DOA和极化参数估计的有效性。     

一种阵列互耦矩阵与波达方向的级联估计方法

当阵列天线存在互耦效应时,传统多重信号分类(MUltiple SIgnal Classification, MUSIC)算法的测向性能急剧下降。为了有效估计阵列互耦矩阵(MCM)与入射信号的波达方向(Direction Of Arrival, DOA),该文提出一种阵列互耦矩阵与波达方向的级联估计方法。利用互耦矩阵的结构特点,变换阵列流形,实现对互耦矩阵与DOA的解耦合。求解线性约束下的二次优化问题,利用谱峰搜索,得到阵列互耦矩阵和入射信号DOA,完成互耦误差自校正。通过计算机仿真验证了该文方法估计性能的有效性和优越性。     

基于MUSIC及其改进算法的DOA估计研究

在阵列信号处理领域,波达方向(DOA)估计一直是研究的重点之一。在波达方向(DOA)估计中,利用多重分类算法(MUSIC)对来波方向进行估计是最常用的方法。本文概述了经典MUSIC算法,针对现代通信中常用的BPSK和MASK信号都是实信号的特点,结合Eular公式对MUSIC算法进行了改进,使用matlab进行了仿真及对比。     

三正交分离式极化敏感阵列的波达方向估计

该文研究了分离式极化敏感阵列(SS-PSA)的多目标波达方向(DOA)估计问题。首先建立三正交分离式极化敏感均匀稀疏阵列的信号模型;接着利用阵列的旋转不变性采用ESPRIT算法计算出多值模糊DOA估计;利用该模糊DOA估计值对分离式极化天线进行空间相移的补偿,然后利用共点式极化天线之间的多维角度结构求出对应的虚拟DOA估计;最后通过提取多值模糊估计值和对应虚拟估计值之差的最小范数得到多目标的DOA估计。该文所提阵列采用分离式极化天线代替传统共点式极化天线,降低了阵列的互耦影响;采用稀疏阵列结构有效地扩展了阵列的物理孔径,大大提高了DOA估计精度。计算机仿真结果证明了该算法对分离式极化天线DOA估计的有效性和高精度性。     

基于压缩感知DOA估计的稀疏阵列设计

根据格拉姆(Gram)矩阵优化测量矩阵的方法,给出了一种基于压缩感知波达方向(DOA)估计的均匀线阵的稀疏阵列设计方法.该方法不需要对阵列的输出数据进行压缩采样,直接利用稀疏阵列的输出数据,然后利用稀疏恢复算法求解DOA估计信息.实验仿真证明,相比于原均匀线阵,所提方法在阵元数目较少且信噪比较低的情况下具有更好的DOA估计性能.