[發明專利]一種基于貝葉斯方法的目標方位跟蹤方法

有效

• 申請號: 201710464010.4
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107102292B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 高玉龍;王璜;白旭;許康;王松
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 23109 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 岳泉清<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種基于貝葉斯方法的目標方位跟蹤方法，它包括如下步驟：

步驟一：初始化當前t時刻的信號到達角θ_k(t)、信號功率p_k(t)、噪聲功率σ²(t)和角度變化量Δθ_k(t)，使得θ_k(t)＝θ_k(t-1)、p_k(t)＝p_k(t-1)、σ²(t)＝σ²(t-1)、Δθ_k(t)＝0；

其中，θ_k(t-1)、p_k(t-1)和σ²(t-1)均已知，k表示第k個信號源，且k＝1,2,3,...,K，K為空間信號源個數，θ_k(t-1)為t-1時刻的信號到達角，p_k(t-1)為t-1時刻的信號功率，σ²(t-1)為t-1時刻的噪聲功率，角度變化量Δθ_k(t)為當前時刻相對于上一時刻的角度變化量；

其中，t＝1,2,3,...,T′-1,T′，T′為總觀測時間；

步驟二：在θ_k(t-1)處，進行一階泰勒展開，從而獲得陣列流形矩陣A；

步驟三：采用貝葉斯方法對步驟一中的信號功率p_k(t)、噪聲功率σ²(t)和陣列流形矩陣A進行處理，獲得后驗均值μ和后驗方差Σ；

步驟四：根據后驗均值μ和后驗方差Σ更新信號功率p_k(t)、噪聲功率σ²(t)和角度變化量Δθ_k(t)；

步驟五：采用EM算法追蹤m次更新后的信號功率p_k(t)、噪聲功率σ²(t)和角度變化量Δθ_k(t)，判斷m次更新后的信號功率p_k(t)、噪聲功率σ²(t)和角度變化量Δθ_k(t)的數值是否收斂，結果為是，執行步驟六，結果為否，令m＝m+1，執行步驟一；

其中，m為重復執行步驟一至步驟四的次數；

步驟六：收斂狀態下，第m次更新后的信號功率p_k(t)為當前t時刻信號功率p_k(t)的估計值，更新后的噪聲功率σ²(t)為當前t時刻噪聲功率σ²(t)的估計值，更新后的角度變化量Δθ_k(t)為當前t時刻角度變化量θ_k(t-1)的估計值，

根據當前t時刻角度變化量Δθ_k(t)的估計值，獲得當前t時刻的信號到達角θ_k(t)的估計值，其中，θ_k(t)＝θ_k(t-1)+Δθ_k(t)；

步驟七：判斷t是否等于T′，結果為否，令t＝t+1，執行步驟一；結果為是，執行步驟八；

步驟八：完成了總觀測時間T′內，各時刻的信號功率p_k(t)、噪聲功率σ²(t)和信號到達角θ_k(t)的估計，從而實現對目標方位的實時追蹤；

其特征在于，所述的步驟四中，根據后驗均值μ和后驗方差Σ更新信號功率p_k(t)、噪聲功率σ²(t)和角度變化量Δθ_k(t)的具體過程為：

[Δθ₁(t),Δθ₂(t),Δθ₃(t),...,Δθ_K-1(t),Δθ_K(t)]^T＝U^-1v (公式七)，

其中，

(Σ)_(n,n)表示Σ的第n行第n列元素，

(μ)_n表示μ的第n行，n為正整數；

X＝AS+N，

其中，上標H表示共軛轉置，表示取實部，⊙表示哈達瑪乘積，L表示快拍數，diag()表示表示對角矩陣函數，v和U均表示中間變量，X∈C^M×L為陣列接收數據，S∈C^K×L為入射信號，N∈C^M×L為觀測噪聲，C為復數集合，tr()表示矩陣的跡，A₁為t-1時刻的陣列流形矩陣，B為t-1時刻流形向量的導數構成的矩陣。