[發明專利]一種寬帶相干信號波達角估計方法

有效

• 申請號: 201310514045.6
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103546221A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 毛衛寧;錢進
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04B7/04
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及一種寬帶相干信號波達角（Direction?of?Arrival，簡稱DOA）估計方法。

背景技術

在各種高分辨DOA估計算法中，以MUSIC算法為代表的子空間分解類算法由于其分辨力高、性能穩定，受到廣泛關注，然而這類算法為了得到噪聲子空間或信號子空間需要對陣列數據協方差矩陣進行特征值分解，運算量比較大，對DOA估計的軟硬件系統要求較高。傳播算子法（PM）僅通過簡單的線性運算無需特征值分解即可得到噪聲子空間的估計，減小了運算量。基本的傳播算子法是針對窄帶非相關信號的，在中高信噪比下性能接近MUSIC算法，但在低信噪比下性能下降。基于相干信號子空間法（CSM）的傳播算子法（PM）可以實現寬帶相干信號的DOA估計，但需要預估方位，預估精度影響DOA估計性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提出一種不需要預估方位的基于傳播算子（PM）的寬帶相干信號DOA估計方法，并可以提高低信噪比和小快拍數條件下PM算法的DOA估計性能。

本發明提供了一種可用于聲納、雷達和無線通訊系統的寬帶相干信號DOA估計方法，利用變換矩陣對不同頻點處的協方差矩陣R_x(f_j)進行變換，構造導向協方差矩陣，利用導向協方差矩陣估計傳播算子和噪聲子空間，計算空間譜并進行DOA估計。

本發明的具體方法為：

步驟一、利用變換矩陣對不同頻點處的協方差矩陣R_x(f_j)進行變換，構造導向協方差矩陣：

Z(θ)=Σj=1JTj(θ)Rx(fj)TjH(θ)]]>

其中，變換矩陣為：

其中ω_j＝2πf_j，f_j為第j個頻點的頻率；τ_m(θ),1≤m≤M，為從方位角θ入射到第m個陣元的信號相對于參考點的延時，M為陣元數；J為頻點數；H表示共軛轉置；

步驟二、利用導向協方差矩陣估計傳播算子和噪聲子空間，并進行噪聲子空間正交化；步驟三、采用MUSIC算法由下式計算空間譜并進行波達角估計：

P^(θ)=11HQ^0Q^0H1]]>

其中1＝[1,1,…,1]^T為M×1維的導向向量，T代表轉置。

所述估計傳播算子和噪聲子空間采用如下方法：

1)對導向協方差矩陣Z(θ)分塊；