一種未知信源數(shù)高精度波達(dá)方向估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種未知信源數(shù)高精度波達(dá)方向估計(jì)方法，先通過(guò)設(shè)定K個(gè)不同的時(shí)間平滑間隔去對(duì)天線陣列所接收數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間平滑處理，以構(gòu)建K個(gè)空時(shí)自相關(guān)矩陣；再計(jì)算最終的組合空時(shí)自相關(guān)矩陣和波達(dá)方向估計(jì)的空間譜函數(shù)；后通過(guò)逐步改變搜索方向?qū)臻g譜函數(shù)進(jìn)行譜峰搜索，由此估計(jì)出信源個(gè)數(shù)及波達(dá)方向。本發(fā)明不需要預(yù)先估計(jì)信源數(shù)便能估計(jì)出信號(hào)波達(dá)方向，而且不需要對(duì)接收信號(hào)的自相關(guān)矩陣進(jìn)行特征分解，因此該方法可靠性強(qiáng)，計(jì)算量小，易于硬件實(shí)現(xiàn)，使得波達(dá)方向估計(jì)應(yīng)用在實(shí)際系統(tǒng)中成為可能。
【專利說(shuō)明】一種未知信源數(shù)高精度波達(dá)方向估計(jì)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】，具體涉及一種未知信源數(shù)高精度波達(dá)方向估計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]信號(hào)的波達(dá)方向估計(jì)是陣列信號(hào)處理領(lǐng)域的的重要問(wèn)題，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)提出了很多波達(dá)方向的估計(jì)方法，比如最經(jīng)典的MUSIC，ESPRIT等估計(jì)算法。但是這些算法鮮有能應(yīng)用在實(shí)際場(chǎng)景中的，主要有兩方面的原因，第一，大部分波達(dá)方向估計(jì)方法都是假設(shè)信源數(shù)是已知的，然而實(shí)際情況中信源數(shù)是未知的，這就需要預(yù)先估計(jì)信源數(shù)，而信源數(shù)估計(jì)算法還很不成熟；第二，這些高分辨波達(dá)方向估計(jì)方法，需要對(duì)接收自相關(guān)矩陣進(jìn)行特征分解，這對(duì)硬件的實(shí)時(shí)處理帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。
[0003]目前，已知的適用于未知信源數(shù)波達(dá)方向估計(jì)方法，主要是Capon方法。雖然該方法不需要特征分解，空間譜正比于對(duì)應(yīng)方向的信號(hào)功率，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比較簡(jiǎn)單，但是受到陣列孔徑的限制，角度分辨率較低，尤其在低信噪比和低快拍數(shù)的情況下，和經(jīng)典的超分辨MUSIC算法相比，性能差距很大，很難達(dá)到實(shí)際系統(tǒng)的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有未知信源數(shù)波達(dá)方向估計(jì)方法要受到陣列孔徑的限制的問(wèn)題，提出一種未知信源數(shù)高精度波達(dá)方向估計(jì)方法，在信源數(shù)未知的情況下，不用估計(jì)信源數(shù)就能以較高的精度估計(jì)出信號(hào)的波達(dá)方向，而且不用進(jìn)行特征分解，使計(jì)算量大大降低，便于硬件實(shí)現(xiàn)。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種未知信源數(shù)高精度波達(dá)方向估計(jì)方法，包括如下步驟:
[0007]步驟1:設(shè)定K個(gè)不同的時(shí)間平滑間隔τ k，并分別用這K個(gè)平滑間隔τ k去對(duì)天線陣列所接收數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間平滑處理，由此構(gòu)建K個(gè)空時(shí)自相關(guān)矩陣Rx( τ k);其中k =1，2，…K，K;
[0008]步驟2:根據(jù)式①計(jì)算最終的組合空時(shí)自相關(guān)矩陣F ；ΒΡ

【權(quán)利要求】
1.一種未知信源數(shù)高精度波達(dá)方向估計(jì)方法，其特征是包括如下步驟: 步驟1:設(shè)定K個(gè)不同的時(shí)間平滑間隔Tk，并分別用這K個(gè)平滑間隔Tk去對(duì)天線陣列所接收數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間平滑處理，由此構(gòu)建K個(gè)空時(shí)自相關(guān)矩陣Rx(Tk);其中k= 1,2^-Κ,Κ; 步驟2:根據(jù)式①計(jì)算最終的組合空時(shí)自相關(guān)矩陣F ；ΒΡ
式中，Rx(Tk)為步驟I所構(gòu)建出的空時(shí)自相關(guān)矩陣，Rf(Tt)S Rx(Tk)的共軛轉(zhuǎn)置； 步驟3:根據(jù)式②計(jì)算波達(dá)方向估計(jì)的空間譜函數(shù)Ρ?φ,θ)；即
式中，F(xiàn)為步驟2所計(jì)算的組合空時(shí)自相關(guān)矩陣，8(φ，θ)為天線陣列某一方向的方向向量，Φ和θ分別為方位角和俯仰角，》(Φ，θ)"為_(kāi)，θ)的共軛轉(zhuǎn)置; 步驟4:逐步改變搜索方向即逐步改變角度(φ，θ)，對(duì)步驟3所得的空間譜函數(shù)Ρ(φ，θ}進(jìn)行譜峰搜索；該譜峰搜索所搜索出的極大值點(diǎn)的個(gè)數(shù)及這些極大值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的方向，即為所估計(jì)的信源個(gè)數(shù)及波達(dá)方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種未知信源數(shù)高精度波達(dá)方向估計(jì)方法，其特征是，在步驟I中，設(shè)天線陣列所接收數(shù)據(jù)為X(t)，平滑間隔為τ ;則經(jīng)過(guò)平滑處理后所得的空時(shí)自相關(guān)矩陣Rx( τ )為: Rx(t) =E[X(t)XH(t-x))]③ 式中，Xh(t- τ )為X(t_ τ )的共軛轉(zhuǎn)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種未知信源數(shù)高精度波達(dá)方向估計(jì)方法，其特征是，所述平滑間隔τ k的個(gè)數(shù)K介于3~5之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種未知信源數(shù)高精度波達(dá)方向估計(jì)方法，其特征是，所述平滑間隔Tk的個(gè)數(shù)K為3。
【文檔編號(hào)】G01S3/00GK104076324SQ201410325063
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】謝躍雷, 彭誠(chéng)誠(chéng), 歐陽(yáng)繕, 劉慶華, 晉良念, 陳紫強(qiáng), 蔣俊正, 李民政 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)