[發明專利]一種信源數估計方法及其應用

有效

• 申請號: 201710034863.4
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106802407B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 柏業超;陳華旸;張興敢;唐嵐;王瓊
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 11590 北京市領專知識產權代理有限公司
• 代理人: 林輝輪

本發明公開了信源數估計方法及其應用，屬于信號處理技術領域，主要解決現有方法在陣元數較多而快拍數較少條件下不能對信源數進行正確估計的問題。其實現過程為：(1)根據陣列接收數據對其進行歸一化處理；(2)對處理后的接收信號進行奇異值分解，得到相應的奇異值及其向量，并計算出對應的特征值；(3)通過計算得到函數表達式；(4)求出使得表達式取最小值時對應的變量值，即為估計所得的信源數。仿真結果證明本發明的信源數估計方法的優越性以及有效性，可用于雷達、通信、導航、測控等眾多領域中的信息提取或干擾抑制。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，涉及信源數估計，特別涉及一種魯棒性的信源數估計方法及其應用。

背景技術

信源數估計是陣列信號處理中的研究重點和難點，是空間譜估計的基礎，陣列信號處理中的大部分算法均需知道入射信號的個數。

信息論方法是傳統信源數估計中的經典方法之一，1973年H.Akaike提出了AIC準則，1978年J.Rissanen提出了MDL準則。信息論方法需要求解KL信息最小化問題，但該問題要求陣元數固定且快拍數趨于無窮，這意味著信息論方法不適用于漸近條件，即陣元數M→∞、快拍數N→∞，M/N→c∈[0,1]。因此，這些傳統方法在采樣快拍數很大、陣列陣元數小于采樣快拍數的條件下，可以發揮良好的性能，但當采樣快拍數有限、甚至快拍數小于陣元數時估計性能下降，甚至無法估計。

2008年R.R.Nadakuditi提出一種新的估計方法，在傳統信息論準則的基礎上，運用隨機矩陣的數學方法提出了一種基于小快拍數的信源數估計準則。這種方法在快拍數較少時且對信噪比的要求較低，但是估計的準確率波動較大。

鑒于現有的信息論信源數估計方法存在不足，因此就需要一種有較高估計準確率的信源數估計方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對現有技術中的不足提出一種魯棒性的信源數估計方法，以實現在大陣列少快拍條件下對信源數的精確估計。

為了解決上述問題，本發明提出了新的TEST估計準則，并采用以下技術方案：

一種信源數估計方法，假設有K個遠場窄帶信號，M個陣元的均勻線陣，N為陣列信號采樣的快拍數，陣列接收的信號為X(t)＝A(Θ)S(t)+N(t)，其中，X(t)為M維列向量，表示M個陣元的接收信號；A(Θ)為信號接收陣列M×K階的響應矩陣；S(t)為K維列向量，表示信號空間；M維列向量N(t)表示M個陣元上的加性噪聲，陣元噪聲相互獨立并且滿足高斯分布；其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)陣列接收信號X；

(2)計算經過處理的接收信號的奇異值θ_X及其左右奇異向量U、V，并計算接收信號的特征值λ_i＝θ_Xi²；

(3)根據方程θ_S⁴+(c+1-θ_X²)θ_S²+c＝0，計算信號的奇異值的平方θ_S²，其中，并進行判斷：若θ_S²存在虛部或則令

(4)計算：

(5)得到

最小化TEST(k)得到信源數估計，k_TEST為信源數估計值：