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Please use this identifier to cite or link to this item: http://ntour.ntou.edu.tw:8080/ir/handle/987654321/18975

Title: 以適應性特徵空間校正法為基礎之水下訊號方位估測器研究
An Adaptive Direction Estimator Based on Eigenspace Adjustment for Underwater Signals
Authors: 張麗娜
Contributors: NTOU:Department of Communications Navigation and Control Engineering
國立臺灣海洋大學:通訊與導航工程學系
Keywords: 水下訊號方位估測;遠場校正法;空間平滑法;訊號子空間聚焦法;TMS320C6X數位訊號處理器
underwater DOA estimation;far-field adjustment;spatial smoothing;TMS320C6701 Digital Signal Processor
Date: 2006-08
Issue Date: 2011-08-17T07:05:52Z
Publisher: 行政院國家科學委員會
Abstract: 摘要:台灣四面環海,對於海洋資源開發、海底地形探測、魚群及潛艇偵測等研究, 實為海洋科技工作者責無旁貸之要務。而面對水中高速傳輸之通訊系統,因多重路徑所造成之干擾及訊號嚴重衰減等問題,應用陣列天線進行水下訊號方位估測,以提昇水下通訊品質確有其重要性。本計畫乃針對水下通訊非理想訊號源模式,提出一以適應性特徵空間校正法為基礎之方位估測器,以即時估測和追蹤水下訊號源方位。此法擬藉由一適應性特徵分解演算法並結合遠場校正法、空間平滑法和訊號子空間聚焦法,可即時估測近場、同調、寬頻訊號之方位。此法將具計算量少、可平行處理、不需進行頻譜搜尋和不需預估方位等優點,因此可減緩近場、同調、寬頻等非理想訊號源模式所造成方位估測偏差。此外,我們擬將此演算法則以TMS320C6X 的數位訊號處理器來實現,以驗證此法即時方位估測的效能;並利用水槽實驗所接收之實際訊號,來驗證此演算法則於水中環境之可行性與正確性。 本計畫為期三年,研究重點包含下列各項: 第一年: (1) 針對近場訊號源提出一遠場校正法,可將適應性特徵分解法所估測之近場訊號子空間遞迴校正為對應之遠場訊號子空間,以估測近場訊號之方位。 (2) 將(1)之遠場校正法結合空間平滑法,以估測近場、同調訊號對應之訊號子空間。 (3) 由(2)估測訊號子空間推導一訊號方位之公式解,取代傳統MUSIC方位估測所需的頻譜搜尋或Root-MUSIC所需的多項式解根程序,可加速方位估測以達即時方位追蹤之目的。 (4) 以MATLAB電腦模擬驗證此演算法則之效能。 第二年: (1) 針對寬頻訊號源提出一遞迴訊號子空間聚焦法,將以適應性特徵分解法所估 測之訊號子空間建立一聚焦矩陣,以取代傳統寬頻訊號方位估測法因需先預估方位所造成之方位估測偏差。 (2) 結合(1)與第一年之遠場校正法,以即時估測近場、同調、寬頻訊號之方位。 (3) 以MATLAB電腦模擬驗證此演算法則之效能,並與其他方位估測法做效能及 計算量之比較。 第三年: (1) 將前二年所提之適應性方位估測法之MATLAB程式轉換成可在TMS320C6X數 位訊號處理器上執行的組合語言,以驗證此法即時方位估測的效能。 (2) 以實際水槽實驗所接收之訊號,來驗證此適應性方位估測法於水中環境之可 行性。 (3) 進行軟硬體整合,建立一以TMS320C6X為核心之雛型系統,並改善系統效能 以提升方位估測之正確性。
abstract:In the studies, we develop an efficient adaptive DOA estimator based on the subspace adjustment for underwater signal estimation and tracking. To accelerate the tracking ability, the proposed DOA estimation method is based on a real-valued forward-backward adaptive eigen-decomposition (RFBAE) algorithm, which requires only real operations in calculating the eigen-components of signal subspace. We first develop a far-field adjustment (FFA) algorithm to adjust the near-field steering vector to be the far-field steering vector with same DOA allocation. Then, a smoothed based RFBAE algorithm is derived for coherent sources estimation. The proposed adaptive DOA estimator combines FFA and smoothed based RFBAE procedures to alleviate the performance degradation caused by near-field sources and multipath interference. The proposed method requires only real operations and less computation complexity in each iteration. Further, to verify the feasibility and efficiency of the proposed method in underwater environments, we implement the adaptive DOA estimator by utilizing the TI TMS320C6701 Digital Signal Processor.
Relation: NSC95-2221-E019-015
URI: http://ntour.ntou.edu.tw/handle/987654321/18975
Appears in Collections:[通訊與導航工程學系] 研究計畫

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