[發明專利]高采樣1比特量化情況下的信號到達角高精度估計方法有效

申請號：	201611140056.2	申請日：	2016-12-12
公開（公告）號：	CN106842113B	公開（公告）日：	2019-06-21
發明（設計）人：	梁軍利;張旋	申請（專利權）人：	西北工業大學
主分類號：	G01S3/00	分類號：	G01S3/00
代理公司：	西安弘理專利事務所 61214	代理人：	常娥
地址：	710072 ***	國省代碼：	陜西;61
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摘要：
搜索關鍵詞：	采樣比特量化情況信號到達高精度估計方法
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【說明書】：

本發明公開了一種高采樣1比特量化情況下的信號到達角高精度估計方法，首先產生由M個陣元構成的均勻陣列接收的一個快拍信號并將該信號1比特量化采樣；然后建立以p范數為稀疏約束項并結合不敏感支持向量機回歸的ε?SVR模型的稀疏信號表示模型，利用該非凸優化模型可以稀疏表示原信號信息；最后運用基于交替方向乘子法(ADMM)求解該非凸優化模型，求出稀疏表示系數，由稀疏表示系數確定信號的波達方向。本發明方法，能在采樣量少(如單快拍)，無關信源是否相干，不需計算自相關矩陣的情況下，高精度估計信號波達方向，并且基于1比特量化采樣情況下的信號波達方向估計更易于在工程中快速實現。

技術領域

本發明屬于空間譜估計領域，具體涉及一種高采樣1比特量化情況下的信號到達角高精度估計方法。

背景技術

空間譜估計是利用在空間中，以不同排列方式組合在一起的接收陣列，對信源信息進行接收并處理，從而獲得信源參數的技術。空間譜估計對信源空域參數，如信源個數，信號波達方向(DOA)及俯仰角的優越估計性能，已經使其廣泛應用在通信，雷達，聲吶及生物醫學等領域。常見的空間陣列排列方式有，均勻線陣，均勻圓陣，平面陣。其中，均勻線陣在實際分析中應用廣泛。本發明后續采用均勻線陣進行實例的仿真實驗。

對于信號波達方向(DOA)的估計問題，有很多學者從不同方面提出了空間譜估計的方法，有ARMA譜分析法，最大似然法，熵譜分析法和特征分解法等，其中基于特征分解的子空間算法主要有MUSIC，ESPRIT，WSF等，但是這些算法在有些信號模型下會失效，如信源是相干的，并且在實際環境中信噪比低，采樣數不夠多，獲取的自相關矩陣不準確時，這些算法的估計性能也會大大下降。近年來，隨著稀疏理論的不斷完善，利用稀疏信號表達的方法對未知信號波達方向的估計已經取得了進步，避免了自相關矩陣的運算，也不受信源相干性的影響，同時也提高了估計性能。

在實際應用中，陣列接收機接收到的數據需要被量化。1比特采樣量化就是利用1位二進制數據來表示觀測信號中的符號信息，在工程實現中，也不需要復雜的電路結構，只需要一個比較器就可以完成，大大降低了工程實現成本。

因此，采用1比特采樣量化并稀疏重構原始信號信息的方法比傳統意義上的DOA估計算法，估計精確要好，采樣要求低，工程實現簡單，快速。

發明內容

本發明的目的是提供一種高采樣1比特量化情況下的信號到達角高精度估計方法，解決了在低信噪比下，采樣量少，自相關矩陣獲取不準確的問題。

本發明所采用的技術方案是，高采樣1比特量化情況下的信號到達角高精度估計方法，具體包括以下步驟：

步驟1，產生由M個陣元構成的均勻陣列，其僅接收的一個快拍信號y，該快拍信號經過1比特量化采樣形成；

步驟2，建立以p范數為稀疏信號表達方式和外加抗噪聲干擾的不敏感支持向量機回歸的ε-SVR模型，利用該非凸優化模型構建原始信號稀疏表示方式；

步驟3，運用基于交替方向乘子法(ADMM)求解該非凸優化模型，求出稀疏表示系數，由稀疏表示系數確定信號的波達方向。

本發明的有益效果是，本發明高采樣1比特量化情況下的信號到達角高精度估計方法，能在采樣量少(如單快拍)，無關信源是否相干，不需計算自相關矩陣的情況下，高精度估計信號波達方向，并且基于1比特量化采樣情況下的信號波達方向估計更易于在工程中實現。

附圖說明

圖1是本發明用于接收單快拍信號的均勻陣列結構圖；

圖2是本發明方法得到的實際信號波達方向的估計圖。