[發(fā)明專利]基于壓縮感知與正則MFOCUSS的超分辨譜估計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410240165.6
• 申請(qǐng)日: 2014-05-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105303009A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊淑媛;焦李成;李斌;劉紅英;馬晶晶;馬文萍;熊濤;程凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 張恒陽(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓縮感知與正則MFOCUSS的超分辨譜估計(jì)方法，可應(yīng)用于天線陣元數(shù)目較少時(shí)的高分辨率DOA估計(jì)中。

背景技術(shù)

壓縮感知是近幾年在信號(hào)處理領(lǐng)域中發(fā)展起來(lái)的一種關(guān)于信號(hào)傳輸與存儲(chǔ)的新理論，它突破了解決傳統(tǒng)奈奎斯特采樣中關(guān)于采樣速率的限制，可在低采樣率下實(shí)現(xiàn)信息的精確感知。

波達(dá)方向(DOA)估計(jì)是高分辨率陣列信號(hào)處理的重要內(nèi)容之一，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、導(dǎo)航、聲吶等諸多領(lǐng)域。目前有效的DOA估計(jì)算法主要有Capon提出的最小方差譜估計(jì)(MVDR)和Schimidt提出的多重信號(hào)分類法(MUSIC)為代表的子空間算法。但是，MVDR方法雖然突破了陣列孔徑的內(nèi)在限制以及不需要事先預(yù)知信號(hào)源個(gè)數(shù)，但是由于受到瑞利限的制約，無(wú)法分辨一個(gè)波束寬度內(nèi)的兩個(gè)信號(hào)，而子空間算法雖然具有高分辨率的特性，但是由于相干信號(hào)的信號(hào)子空間和噪聲子空間的相互滲透，使得子空間算法不能識(shí)別出相干信號(hào)源。實(shí)際上，在DOA估計(jì)中，感興趣的目標(biāo)(即信源)僅占據(jù)少量的角度分辨單元，因而信源在空域中是稀疏的，從而可以將壓縮感知應(yīng)用于DOA估計(jì)中。

多測(cè)量矢量欠定系統(tǒng)聚焦求解(MFOCUSS)算法實(shí)現(xiàn)了DOA的高分辨率估計(jì)，但是該方法在快拍數(shù)較多的情況下運(yùn)算量急劇增加，而且在低信噪比，即噪聲很大的情況下無(wú)法適用。因此，在天線單元較少的情況下，如何使DOA估計(jì)在取得了較高分辨率的同時(shí)具有更好的抗噪性能以及較高的精度是重要的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出了一種基于壓縮感知與正則MFOCUSS的超分辨譜估計(jì)方法，以在解的稀疏性和誤差之間有一個(gè)合理的權(quán)衡,從而得到高分辨率的，對(duì)噪聲比較魯棒的DOA估計(jì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于壓縮感知與正則MFOCUSS的超分辨譜估計(jì)方法，包括以下步驟：

步驟1.構(gòu)造接收的陣列信號(hào)，具體過(guò)程如下：

1a)設(shè)定天線陣元數(shù)目N,快拍數(shù)M；

1b)第j(j＝1,2,…p)個(gè)信源的信號(hào)其中u_j(t)和為第j個(gè)接收信號(hào)的幅度和相位，ω₀為接收信號(hào)的頻率，則第i個(gè)陣元接收到的信號(hào)為其中g(shù)_ij為第i個(gè)陣元對(duì)第j個(gè)信號(hào)的增益，n_i(t)為第i個(gè)陣元在t時(shí)刻的噪聲，τ_ij表示第j個(gè)信號(hào)到達(dá)第i個(gè)陣元時(shí)相對(duì)于參考陣元的延遲；

1c)構(gòu)造接收信號(hào)組成的矩陣Y＝[y₁(k)y₂(k)…y_N(k)]^T,作為N個(gè)天線陣元的輸出，其中y_i(k)＝[y_i(1×t/M)y_i(2×t/M)…y_i(M×t/M)]，k＝1,2,…M；

步驟2.構(gòu)造稀疏字典和一個(gè)稀疏向量，具體過(guò)程如下：