基于部分矯正對稱均勻線陣的窄帶近場信號(hào)源定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于部分矯正對稱均勻線陣的窄帶近場信號(hào)源定位方法，將陣列劃分為兩個(gè)重疊對稱的子陣列，并假設(shè)陣列有部分傳感器的相位和幅值增益是已知的，利用空間旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)，首先估計(jì)得到近場信號(hào)的波達(dá)方向角，然后利用估計(jì)得到的波達(dá)方向角，利用多重子空間信號(hào)分類技術(shù)，求解得到近場信號(hào)的距離信息。本發(fā)明從兩方面降低了計(jì)算量并提高了估計(jì)性能，第一，在估計(jì)波達(dá)方向角時(shí)，構(gòu)造了一個(gè)低維代價(jià)函數(shù)；第二，在估計(jì)近場波達(dá)方向角和距離時(shí)，將一個(gè)二維估計(jì)問題轉(zhuǎn)化為兩個(gè)一維估計(jì)問題。
【專利說明】基于部分矯正對稱均勻線陣的窄帶近場信號(hào)源定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于陣列信號(hào)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于部分矯正的對稱均勻線陣的窄帶近場信號(hào)源的定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無源式定位技術(shù)在使用麥克風(fēng)陣列的說話人定位系統(tǒng)、家用輔助導(dǎo)航系統(tǒng)、雷達(dá)、聲納、無線通信和地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。已經(jīng)有很多用于解決近場信號(hào)源定位問題的方法被提出，如加權(quán)線性預(yù)測方法(WLP)和高階統(tǒng)計(jì)量(HOS)的估計(jì)方法。但當(dāng)陣列是部分矯正的，這些方法會(huì)失效；另外，基于高階統(tǒng)計(jì)量的方法需要較高的計(jì)算復(fù)雜度?；谝话慊目臻g旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)的近場源定位技術(shù)(N-GESPRIT)，一方面計(jì)算量較小，另一方面也可以用于部分矯正的對稱均勻線性陣列。基于秩虧損的近場源定位技術(shù)(FR-RARE)，定位性能明顯優(yōu)于N-GESPRIT算法。
[0003]但是，N-GESPRIT算法定位性能有待提高，而FR-RARE算法計(jì)算量較大，因此，目前亟待提出一種既具有優(yōu)良定位性能，又計(jì)算簡單的近場源定位方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于部分矯正對稱均勻線陣的窄帶近場信號(hào)源定位方法。
[0005]為達(dá)到上述目 的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。
[0006]將部分矯正的對稱均勻線陣劃分為兩個(gè)重疊對稱的子陣列，然后利用空間旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)估計(jì)窄帶近場信號(hào)的波達(dá)方向角，然后利用多重子空間信號(hào)分類技術(shù)估計(jì)窄帶近場信號(hào)的距離，所述窄帶近場信號(hào)為入射到部分矯正的對稱均勻線陣上的K個(gè)非相干信號(hào)
GOt1，所述部分矯正的對稱均勻線陣包含2M+1個(gè)全向傳感器陣元，所述對稱均勻線陣
中心區(qū)域的2Me+l個(gè)傳感器已矯正，M的取值范圍為M≥K，陣元間距為d，窄帶近場信號(hào)的
方位信息為，0 k表不第k個(gè)所述非相干信號(hào)sk(η)的波達(dá)方向角,所述波達(dá)方向
角為第k個(gè)所述非相干信號(hào)Sk(η)相對于所述對稱均勻線陣法向的逆時(shí)針夾角，rk是第k個(gè)所述非相干信號(hào)sk(η)相對于所述對稱均勻線陣的中心的距離。
[0007]所述窄帶近場信號(hào)的波達(dá)方向角的估計(jì)方法包括以下步驟:
[0008]I)根據(jù)所述對稱均勻線陣的協(xié)方差矩陣的估計(jì)值/?汁算得到信號(hào)子空間矩陣I
[0009]2)將信號(hào)子空間矩陣$分成重疊的兩部分A1和A2 ;
[0010]3)構(gòu)造代價(jià)函數(shù)
[0011]f ( Θ ) = det{BH( θ )Β( Θ )}(I)
[0012]式⑴中(.)H表示共軛轉(zhuǎn)置，det{.}表示取行列式，Β(θ) = ΙΜ+1?χ2-Ψ(θ)0^，J?+1表示(M+1) X (M+1)維反對角矩陣，Ψ ( θ )定義如下:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種基于部分矯正對稱均勻線陣的窄帶近場信號(hào)源定位方法，其特征在于:包括以下步驟: 將部分矯正的對稱均勻線陣劃分為兩個(gè)重疊對稱的子陣列，然后利用空間旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)估計(jì)窄帶近場信號(hào)的波達(dá)方向角，然后利用多重子空間信號(hào)分類技術(shù)估計(jì)窄帶近場信號(hào)的距離，所述窄帶近場信號(hào)為入射到部分矯正的對稱均勻線陣上的K個(gè)非相干信號(hào)W(W)It1，所述部分矯正的對稱均勻線陣包含2M+1個(gè)全向傳感器陣元，所述對稱均勻線陣中心區(qū)域的2Me+l個(gè)傳感器已矯正，M的取值范圍為M≥K，陣元間距為d，窄帶近場信號(hào)的方位信息為{Ol,A—)!.。，9k表示第k個(gè)所述非相干信號(hào)Sk (η)的波達(dá)方向角，所述波達(dá)方向角為第k個(gè)所述非相干信號(hào)Sk(η)相對于所述對稱均勻線陣法向的逆時(shí)針夾角，rk是第k個(gè)所述非相干信號(hào)Sk(η)相對于所述對稱均勻線陣的中心的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于部分矯正對稱均勻線陣的窄帶近場信號(hào)源定位方法，其特征在于:所述窄帶近場信號(hào)的波達(dá)方向角的估計(jì)方法包括以下步驟: 1)根據(jù)所述對稱均勻線陣的協(xié)方差矩陣的估計(jì)值及計(jì)算得到信號(hào)子空間矩陣A; 2)將信號(hào)子空間矩陣民分成重疊的兩部分t/,和&2 3)構(gòu)造代價(jià)函數(shù) f(0) = det{BH(0)B(9)}(I) 式⑴中(.)H表示共軛轉(zhuǎn)置，det{.}表示取行列式，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于部分矯正對稱均勻線陣的窄帶近場信號(hào)源定位方法，其特征在于:所述步驟I)具體包括以下步驟: a、根據(jù)所述對稱均勻線陣接收的數(shù)據(jù)求得所述對稱均勻線陣的協(xié)方差矩陣的估計(jì)值R:
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于部分矯正對稱均勻線陣的窄帶近場信號(hào)源定位方法，其特征在于:所述步驟2)具體包括以下步驟: 將信號(hào)子空間矩陣A按照如下方式分塊:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于部分矯正對稱均勻線陣的窄帶近場信號(hào)源定位方法，其特征在于:所述窄帶近場信號(hào)的距離的估計(jì)方法包括以下步驟: I)構(gòu)造代價(jià)函數(shù)
【文檔編號(hào)】G01S5/04GK104035069SQ201410273882
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】左煒亮, 辛景民, 王光敏, 鄭南寧 申請人:西安交通大學(xué)