文档介绍：技术创新中文核心期刊《微计算机信息》(管控一体化2006年第22卷第4-3期360元/年邮局订阅号:82-946《现场总线技术应用200例》软件时空阵列信号处理中基于MUSIC算法的空间谱估计EstimationofSpatialSpectrumBasedonMUSICAlgorithm(;,GangLv,XinhuaYou,Yang摘要:阐述了阵列信号处理中广泛采用的用于来波方向(DOA估计的多信号分类(MUSIC算法原理,理论分析了算法的实现过程,并结合Matlab实验,从理论和系统仿真两方面证明将此法用于确定目标方位角的实用价值,是一种有效的测量目标方位角的方法。关键词:来波方向估计;多信号分类算法;阵列信号处理;中图分类号:TN911文献标识码:AAbstract:PrinciplesofMUSICalgorithm,whichiswidelyappliedinarraysignalprocessing,-:DOAestimation;MUSICalgorithm;arraysignalprocessing文章编号:1008-0570(200604-3-0302-02作为信号处理的一个重要分支,阵列信号处理广泛应用在雷达、声纳、地震信息、无线通信,生物医学工程等多种军事和民用领域。利用阵列信号处理技术实现对远场信号的来波方向(DOA———directionofar-rival估计近年来一直是人们研究的热点。阵列信号处理是利用阵列天线阵对信号进行空间采样并进行处理,其中空间谱估计技术是近30年来发展起来的空域信号处理技术。在诸多空间谱计算法例如极大似然估计、最大熵估计和自相关矩阵法中,典型代表是多信号分类(MUSIC———multiplesignalclassification算法。MUSIC算法的基本思想是将观测空间划分为仅由噪声贡献的噪声子空间以及由噪声和信号共同作用的信号子空间,根据这两个子空间的正交性,构造代价函数,根据这个代价函数对DOA进行估计。1基于均匀线列阵中窄带阵列模型的MUSIC算法推导天线阵列有多种,其中均匀线列阵(ULA:UniformLinearArray结构简单,便于分析和工程实现,是使用最广泛的阵列之一。均匀线列阵模型如图1所示,设阵元数为M,阵元间距为d,信号源个数为p,以第一个阵元(置于坐标原点为基准。则信号Sj(t从第m个阵元到参考点的声程差,对应的时延(1设各信号在参考点的包络分别为,则第m个阵元的输出信号可以表示为(2式中τmi由式(1定义,nm(t表示第m个阵元上的噪声。将各阵元的输出写成向量形式,得到任意形式离散阵列的输出向量为(3窄带条件下,信号包络的变化比载波的变化慢很多,信号包络沿阵列的延迟可以忽略不计,而相当于载波周期数量级的延迟可以用一相移近似表示,这样阵元输出可以表示为(4式中。阵列输出向量可以表示为(5式中A(θ=[a(θ1,a(θ2,...,a(θp],为M×P的阵列方向矩阵(SteeringMatrix,a(θ1=[1,e-jωτ1i,...,e-jωτ(m-1i]T为对应源Si(t的方向向量。s(t=[s1(t,s2(t,...,sp(t]T为P×1的信号向量。n(t=[n0(t,n1(t,...,nM-1(t]T为M×1的加性噪声向刘刚:工学学士基金项目:国防科学技术预研基金资助项目m0123mdM-2M-1Si(t图1M元均匀线列阵模型sin(mimdqD=sin(imimdcqt=12[(,(,...,(]Tpststst1(((pmimimixtstntt==-+å011([(,(,...,(]TMxtxtxtxt-=1(((mipjmimixtstentwt-==+å((((XtAStntq=+02fwp=302--邮局订阅号:82-946360元/年技术创新软件时空《PLC技术应用200例》您的论文得到两院院士关注量,各阵元噪声满足空时白噪声的假设条件,即:(6阵列输出向量的二阶统计量用其外积的统计平均表示,称之为阵列相关矩阵(将观测向量零均值化则得到协方差矩阵,定义为:(7式中为信号的相关矩阵。相关矩阵是阵列处理的基础,对R进行特征分解,根据信号子空间和噪声子空间的正交性可以实现高分辨的目标方位估计。易证,R=R