[發明專利]移動通信信號源數據域直接位置估計方法及其裝置

有效

• 申請號: 201710245433.7
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107071898B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 任衍青;巴斌;王建輝;崔維嘉;王大鳴
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍信息工程大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 周艷巧

1.一種移動通信信號源數據域直接位置估計方法，其特征在于，包含：

步驟1、各觀測站分別采集原始觀測數據；

步驟2、對采集到的原始觀測數據進行底層數據融合，生成包含位置信息的直接定位模型；

步驟3、基于隨機矩陣漸進分布理論，構造包含噪聲子空間和信號子空間的代價函數；

步驟4、求解代價函數，輸出最終目標位置；

所述的步驟2中包含：假設觀測區域內有L個觀測站和Q個窄帶信號源，每個觀測站均是由M個陣元構成的均勻直線陣；各個陣列在時間上同步，信號到達陣列時為平面波，根據位置坐標的對應觀測站的接收信號，將該接收信號模型轉化為觀測向量；對各個觀測站的觀測向量進行聯結，得到包含所有位置信息的聯合陣列響應矩陣；根據觀測向量及聯合陣列響應矩陣，得到各觀測站底層數據融合后的直接定位模型；所述的步驟2的具體實現過程如下：p_q＝(x_q,y_q)表示第q個信號源位置，位置坐標為(x_l,y_l)的第l個觀測站的接收信號模型表示如下：

q＝1,…,Q；l＝1,…,L，式中，r_l(t)是M×1維的接收信號矢量，a_l(p_q)表示第q個信號源在第l個觀測站上產生的陣列響應，s_q(t)表示第q個信號波形，n_l(t)表示第l個觀測站上產生的均值為零且統計獨立的復高斯白噪聲矢量，T表示觀測時間；轉化的觀測向量表示為：

r_l(t)＝A_l(p)s(t)+n_l(t)

s(t)＝[s₁(t),...,s_Q(t)]^T

令

r(t)＝[r₁(t)^T,…,r_L(t)^T]^T

n(t)＝[n₁(t)^T,…,n_L(t)^T]^T

，其中，A為聯合陣列響應矩陣；經過各站位置信息融合后的直接定位模型變為：r(t)＝As(t)+n(t)；

所述的步驟3中包含：根據Wishart隨機矩陣特征值與特征向量漸進分布理論，構造聯合噪聲子空間的特征向量；根據該特征向量并結合高斯分布性質，得到關于特征向量的聯合對數概率密度函數，將信號源直接位置估計轉化為最大似然估計的求解問題；所述的步驟3具體實現過程如下：令

根據協方差矩陣依據Wishart隨機矩陣特征值與特征向量漸進分布理論，構造聯合噪聲子空間的特征向量服從如下概率分布：

其中，M_s為冪等、厄米特矩陣，用于將與它做內積的向量向聯合信號子空間U_s進行投影；N(0,C)表示服從均值為0，協方差為C的高斯分布；λ_min表示最小特征值；結合高斯分布性質，得到：根據概率分布特性，得到關于的聯合對數概率密度函數為：轉化為求p_k的最大似然估計，即：

2.根據權利要求1所述的移動通信信號源數據域直接位置估計方法，其特征在于，所述的步驟3中包含：根據各觀測站原始觀測數據，計算協方差矩陣；對協方差矩陣進行特征值分解，得到噪聲子空間；根據噪聲子空間，構造代價函數。

3.根據權利要求1所述的移動通信信號源數據域直接位置估計方法，其特征在于，所述的步驟3具體實現過程還包含：令其中，Σ_S為聯合信號子空間的特征向量對應的特征值構成的對角矩陣；根據WIF-DPD算法譜峰搜索函數最終目標位置估計轉化為