【摘 要】
:
波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计技术是阵列信号处理的重要组成部分,在国防和民生建设中发挥着不可替代的作用。近年压缩感知(Compressive Sensing,CS)理论因其能够降维原始的高维信号,并高概率重构信号的特点备受关注。1比特压缩感知是压缩感知在量化上的极限方式,在压缩感知模型的基础上只保留测量值的符号信息“±1”,降低了信息存储和信息传输所需的内存空间等
论文部分内容阅读
波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计技术是阵列信号处理的重要组成部分,在国防和民生建设中发挥着不可替代的作用。近年压缩感知(Compressive Sensing,CS)理论因其能够降维原始的高维信号,并高概率重构信号的特点备受关注。1比特压缩感知是压缩感知在量化上的极限方式,在压缩感知模型的基础上只保留测量值的符号信息“±1”,降低了信息存储和信息传输所需的内存空间等资源,而且极大缓解了模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)的量化和采样压力。此外,稀疏阵列也能有效降低功耗、减少资源浪费。与均匀线阵相比,稀疏阵列在阵列孔径、最大可估信源数、阵列自由度等方面都更有优势。而相较于传统阵列,极化敏感阵列利用了电磁波信号的极化信息,所以具有更强的抗干扰能力、更高的测向精度。因此本文利用稀疏极化敏感阵列的优势,研究基于1比特压缩感知的DOA估计方法。本文首先介绍传统的阵列信号模型,然后对稀疏阵列进行理论分析,主要讨论嵌套阵列和互质阵列的阵列结构,并通过MATLAB仿真它们的阵列方向图,直观的比较稀疏阵列与均匀线阵的性能。之后介绍经典的DOA估计算法:MUSIC算法和ESPRIT算法等,并对它们进行仿真分析。其次,介绍压缩感知和1比特压缩感知理论。然后分析它们的DOA估计模型,由于需要对连续的角度空间进行网格划分,所以该模型会产生网格效应,出现离格误差。接下来针对1比特量化只保留测量值“±1”信息的特性,分析保障重构精度的约束条件。最后分别仿真基于压缩感知和1比特压缩感知的DOA估计算法,分析它们的优缺点,验证了它们存在的网格效应会影响测向精度。最后,本文将极化敏感阵列与稀疏阵列相结合,提出了一种多快拍情形下基于稀疏极化敏感阵列的无网格1比特DOA估计算法,研究如何避免离格误差和如何保证1比特DOA估计的重构精度。该算法首先利用稀疏极化敏感阵列的联合稀疏性,建立1比特DOA估计模型。然后利用原子范数刻画信号特征,直接在连续域建模,无需划分网格,避免离格误差。并结合1比特量化的特性,推导出优化目标的函数形式,然后通过交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)求解该优化问题,以加快算法的收敛速度并保证信号重构精度。仿真结果验证了该算法的有效性,在一定条件下,该算法的DOA估计精度甚至超越了未进行1比特量化的空间平滑MUSIC算法。
其他文献
江淹历仕宋、齐、梁三朝,是南朝文学大家。其诗文创作的成果丰硕,“以文采妙绝当时”,素为历代学者所关注。长期以来,有关江淹文学之事多有流传,譬如“善于摹拟”“江郎才尽”以及“索笔”“问锦”之说。“三说”之中,亦蕴含着江淹文学的独特性。“善于摹拟”是建立在江淹文体意识自觉的基础上,他充分吸收时人于文体的理论探索成果,又对摹拟对象的创作个性进行深入体认与揣摩,再进行个性化的仿作。而“江郎才尽”之说,归根
海瑞是我国历史上有名的刚谏之臣,是清官的典范和正义的象征。海瑞因其正直无私的精神品格和敢于逆鳞直谏的气魄一时声震朝野、名传天下,被民间尊称为“海青天”。“海青天”逐渐成为民间信仰中代表正义的文化符号。明清时期,市井民间涌现出了以海瑞为叙述题材的小说故事和戏曲传奇,这些讲述海瑞生平故事的民间艺术体裁经过底层文人和民间大众的不断完善而日臻成熟。本文拟对明清时期先后问世的海瑞题材小说《海刚峰先生居官公案
科技服务平台是实现科技服务交易和提高科技成果转化率的重要媒介,为社会经济发展提供科技支撑。目前科技服务平台上注册了大量的科技服务商,这些科技服务商呈现出服务质量水平不同、诚信差异等情况,给用户推荐精准的科技服务带来挑战。传统的科技服务平台对科技服务的评价主要依靠QoS信息,由于存在评价信息不客观和容易受到人为因素的影响等情况,导致评价结果与实际相差较大。如何辨别QoS信息的真实性,结合平台可靠的海
基于PWM射频数字功率放大器无需使用复杂的数字预失真DPD(digital pre-distortion)硬件即可实现超高线性度。对于宽带5G OFDM系统,PWM调制需要满足严苛的时间分辨率要求(时间分辨率要小于10 ps),但受限于现有的CMOS技术(只能达到40 ps),限制了调制的复杂度。所以到目前为止,基于PWM调制的全数字射频功率放大器实际上还不能够在宽带无线电产业或者移动通信技术中进
随着智能安防领域的飞速发展,如何实时有效地检测安防视频中的异常事件成为安防领域的研究热点。因此,这就迫切需要一种能对视频中异常事件做出迅速反应的计算机视觉算法,去发现偏离正常模式的行为活动,并识别发生异常事件的时间窗口。针对目前异常事件检测领域存着的两大问题:异常事件数据获取难度大和异常定义的主观性,基于无监督学习的算法是当前解决视频中异常事件检测问题的主流算法。本文改进了基于目标检测的异常事件检
在全面迈入工业化4.0的今天,自动化设备、智能化系统、智能机器人以及大数据等领域,一直都处于不断的变革和更新中,尤其是在大数据及智能机器人领域,更是如火如荼。在机器人研究领域当中,涉及到的机器人如何实现定位及跟踪的功能,目前已经存在很多定位技术来实现目标的定位与追踪,但是仅仅只应用一种定位技术来实现目标定位,会存在一些无法避免的缺点,无法满足日益复杂的室内环境定位需求。因此,目前研究重点从单一定位
生活在信息时代的我们,互联网、大数据、人工智能等已经被人们所熟知,人类的生活方式也自此发生了翻天覆地的改变。而突如其来的冠状病毒,更是加速了此种方式的改变。在疫情时期,很多事情都由线下转移到线上,在医疗领域中更是如此,远程医疗平台在其中扮演了不可或缺的角色,相关医学图像信息也因此频繁地活跃在线上平台,线上的开放性、共享性、自由性等特点,会使得在其上传输的包含患者重要隐私信息的医学图像将会面临着被泄
随着社会信息化进程的迅速发展,各行各业都对获取信息有了更快速、有效、精确的测量需求。传感器作为获取外界信息的主要手段,该行业的发展不仅大大促进了信息行业的发展,而且还能提高生产力和综合国力。气体传感器作为传感器领域的重要分支,在大气环境检测、地质/海洋资源勘探、医学医疗诊断、工业/家庭安全等不同领域都有着不可替代的地位与作用。鉴于大型气体成分分析仪器价格昂贵且满足不了原位检测方面的需求,基于氧化钇
海量数据开始在网络上广泛传播,在给人们的生活以及工作带来高效便利的同时,也存在着个人重要信息泄露的问题。对于安全性需求性较高的医学领域,患者的个人信息与医学影像密切相关,海量个人信息匹配错乱容易造成严重的医疗事故。但是传统的水印直接简单在医学影像片上显示,患者的个人隐私易被获取。图像作为直观、重要的查看方式,在传输过程中可能面临着重要信息的泄露、篡改、非法盗用等安全隐患。保障患者的个人隐私不被泄露
超表面表现出来的优异性能可以与材料本身无关,主要体现在形状和排列方式上,这改善了科学家们为了材料高性能而重度依赖稀缺材料资源的现状。相对于传统器件,超表面器件的亚波长尺寸使其可以对不同波段电磁波的相位、偏振等进行调控。尽管人们已经具备成熟的技术将各种材料制备成超表面器件,并能够灵活的去进行电磁波的操控。但是在超表面取得巨大成功的表面下,是冗余的理论分析、庞大的计算量和反复的试错验证过程,这不仅要求