[發(fā)明專利]一種穩(wěn)健的遠(yuǎn)場窄帶信號(hào)源個(gè)數(shù)估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310534556.4
• 申請(qǐng)日: 2013-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN103616661A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜家財(cái);張花國;李萬春;魏平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S1/00
• 分類號(hào): G01S1/00
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 鄒裕蓉

1.一種穩(wěn)健的遠(yuǎn)場窄帶信號(hào)源個(gè)數(shù)估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1預(yù)設(shè)信號(hào)源個(gè)數(shù)為M-1，M為陣元天線總數(shù)，M≥3；

步驟2使用基于旋轉(zhuǎn)不變性技術(shù)的DOA估計(jì)算法，估計(jì)得到M-1個(gè)信號(hào)源方向k=1,2,...,M-1；

步驟3根據(jù)M-1個(gè)信號(hào)源入射角度值構(gòu)造M-1個(gè)方向矢量再估計(jì)M-1個(gè)方向的信號(hào)源功率p_k：

其中為第k個(gè)信號(hào)源入射到第m個(gè)陣元與該信號(hào)源入射到參考陣元的相位差，m=1,2,...,M，f_k為第k個(gè)信號(hào)源的中心頻率，τ_k,m為第k個(gè)信號(hào)源入射到第m個(gè)陣元時(shí)間與該信號(hào)源入射到參考陣元的時(shí)間差，τ_k,m=d_msin(θ_k)/c，d_m為第m個(gè)陣元與參考陣元的間距，c為光速，參考陣元為接收陣列的第一個(gè)陣元；

估計(jì)的第k個(gè)入射方向?qū)?yīng)的信號(hào)功率p_k為：

其中，R₀為陣列接收數(shù)據(jù)x(t)自相關(guān)矩陣，表示M個(gè)陣元接收信號(hào)構(gòu)成的矩陣；H表示共軛轉(zhuǎn)置；t=1,2,...,N,N表示陣列接收數(shù)據(jù)快拍數(shù)；

步驟4將估計(jì)得到的M-1個(gè)信號(hào)源功率p_k替換基于特征值的信號(hào)源個(gè)數(shù)判定方法中的特征值，估計(jì)得到遠(yuǎn)場窄帶信號(hào)源個(gè)數(shù)

2.如權(quán)利要求1所述一種穩(wěn)健的遠(yuǎn)場窄帶信號(hào)源個(gè)數(shù)估計(jì)方法，其特征在于，使用總體最小二乘-旋轉(zhuǎn)不變性技術(shù)DOA估計(jì)算法估計(jì)得到M-1個(gè)信號(hào)源方向k=1,2,...,M-1的具體方法是：

2-1構(gòu)造矩陣X=X1X2T,]]>計(jì)算矩陣X的自相關(guān)矩陣R，并對(duì)自相關(guān)矩陣R進(jìn)行奇異值分解R=UΛV^H；其中，H表示共軛轉(zhuǎn)置，T表示轉(zhuǎn)置；表示M個(gè)陣元接收數(shù)據(jù)；t=1,2,...,N,N表示陣列接收數(shù)據(jù)快拍數(shù)，U為左奇異矩陣，Λ為對(duì)角矩陣，V為右奇異矩陣；

2-2取左奇異矩陣U的前(2M-3)列構(gòu)造矩陣并將分為上下兩個(gè)維數(shù)相等的矩陣和

2-3利用矩陣和構(gòu)造矩陣U^=U^s1U^s2,]]>計(jì)算自相關(guān)矩陣并再對(duì)自相關(guān)矩陣H進(jìn)行特征值分解獲得特征矩陣E；

2-4取特征矩陣E的后(2M-3)列構(gòu)成矩陣將矩陣劃分為上下兩個(gè)維數(shù)相等的矩陣和

2-5計(jì)算矩陣T，對(duì)矩陣T進(jìn)行特征分解，獲得特征值矩陣λ，λ=diag(λ₁,λ₂,...,λ_M-1)；根據(jù)特征值矩陣λ中各特征值計(jì)算M-1個(gè)信號(hào)源入射角度值：其中arcsin為反正弦函數(shù)，arg表示求幅角，c表示光速，f_k表示第k個(gè)信號(hào)源的中心頻率，d表示陣列陣元之間的間距。

3.如權(quán)利要求1所述一種穩(wěn)健的遠(yuǎn)場窄帶信號(hào)源個(gè)數(shù)估計(jì)方法，其特征在于，所述基于特征值信號(hào)的信號(hào)源個(gè)數(shù)判斷為AIC準(zhǔn)則、MDL準(zhǔn)則或HQ準(zhǔn)則。

4.如權(quán)利要求3所述一種穩(wěn)健的遠(yuǎn)場窄帶信號(hào)源個(gè)數(shù)估計(jì)方法，其特征在于，當(dāng)使用AIC準(zhǔn)則進(jìn)行信號(hào)源個(gè)數(shù)判斷的具體方式是：

以功率值p_k替換特征值進(jìn)行信號(hào)源個(gè)數(shù)判決，判定使得Power_AIC(i)取得最小值的i為遠(yuǎn)場窄帶信號(hào)源個(gè)數(shù)

Power_AIC(i)=-2ln[(Πk=i+1M-1pk1M-1-i)/(1M-1-iΣk=i+1M-1pk)(M-1-i)N]+2i(2M-2-i)]]>

K^=min{Power_AIC(i)},i=0,1,...,M-2.]]>