[發(fā)明專利]一種在波達(dá)方向估計(jì)中校正多種陣列誤差的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710475991.2
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107037397A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭慶;蘇南池;王秀紅;邵欣業(yè);高天嬌;張宇萌
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14;G01S3/782;G01S3/802
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 楊立超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及波達(dá)方向估計(jì)中的誤差估計(jì)方法，具體涉及一種在波達(dá)方向估計(jì)中校正多種陣列誤差的方法。

背景技術(shù)

波達(dá)方向估計(jì)是陣列信號處理中的一個(gè)重要研究方向，在雷達(dá)、通信、聲納等眾多領(lǐng)域有著極為廣闊的應(yīng)用前景。而在空間譜估計(jì)中，陣列誤差是難以避免的一類誤差形式，由此可以導(dǎo)致陣列流型與假設(shè)模型不符，從而基于理想模型的DOA算法性能明顯下降，這將影響DOA算法的實(shí)際化應(yīng)用，因此開展使波達(dá)方向估計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中具有更穩(wěn)定性的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。傳統(tǒng)的陣列誤差處理方式往往針對某一種誤差進(jìn)行校正，而在實(shí)際應(yīng)用中一般基于多種誤差共同存在的情況下估計(jì)來波方向，分別處理誤差降低了處理速度并增加了復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的陣列誤差處理方法往往針對一種誤差進(jìn)行校正，導(dǎo)致處理速度較低、復(fù)雜度較高的缺點(diǎn)，而提出一種在波達(dá)方向估計(jì)中校正多種陣列誤差的方法。

一種在波達(dá)方向估計(jì)中校正多種陣列誤差的方法，所述方法使用的均勻線陣由M個(gè)陣元組成，空間分布了遠(yuǎn)場信號源N個(gè)，方位角θ_i為待估計(jì)量，i＝1,2,…,N，陣元數(shù)與信號源數(shù)滿足其中L為互耦矩陣參數(shù)個(gè)數(shù)，r表示陣列系統(tǒng)方位角維數(shù)；所述方法使用的均勻線陣由M個(gè)陣元組成，空間分布了遠(yuǎn)場信號源N個(gè)，方位角θ_i為待估計(jì)量，i＝1,2,…,N，陣元數(shù)與信號源數(shù)滿足其中L為互耦矩陣參數(shù)個(gè)數(shù)，r表示陣列系統(tǒng)方位角維數(shù)；其特征在于，所述方法包括：

步驟一、初始化迭代計(jì)數(shù)值n，獲取幅相不一致誤差矩陣Γ和互耦矩陣C；根據(jù)MUSIC算法得到特征分解協(xié)方差矩陣噪聲子空間矩陣U以及噪聲子空間估計(jì)矩陣

步驟二、定義空間譜其中a(θ)為導(dǎo)向矢量；為第k次迭代得到的幅相不一致誤差矩陣估計(jì)值；為第k次迭代得到的互耦矩陣估計(jì)值。

步驟三、在所述空間譜中通過MUSIC算法進(jìn)行搜索得到N個(gè)峰值的DOA估計(jì)

步驟四、求解第k+1次迭代的幅相不一致誤差矩陣的估計(jì)值

步驟五、求解第k+1次迭代的互耦誤差矩陣的估計(jì)值

步驟六、計(jì)算第k+1次迭代的代價(jià)函數(shù)J_c，給定一個(gè)任意小門限ε＞0，若

則令n＝n+1，并回到步驟二繼續(xù)迭代；若

則已經(jīng)滿足迭代條件，退出循環(huán)，這時(shí)所得到的和即為需要的待估計(jì)參量。

本發(fā)明的有益效果為：1、降低了誤差處理的復(fù)雜度并提高處理速度；2、經(jīng)過校正后的方均根誤差約為0.05左右，與未校正的0.8相比，誤差大幅度降低；3、本發(fā)明的方法基于多種誤差共同存在的情況下估計(jì)來波方向，更符合實(shí)際應(yīng)用情況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的在波達(dá)方向估計(jì)中校正多種陣列誤差的方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明本發(fā)明與存在誤差是的估計(jì)結(jié)果和理想情況下陣列誤差校正對比圖；

圖3為以方均根誤差為準(zhǔn)，信噪比對本發(fā)明估計(jì)結(jié)果準(zhǔn)確度的影響。

圖4為以方均根誤差為準(zhǔn)，快拍數(shù)對本發(fā)明估計(jì)結(jié)果準(zhǔn)確度的影響。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式的在波達(dá)方向估計(jì)中校正多種陣列誤差的方法，所述方法使用的均勻線陣由M個(gè)陣元組成，空間分布了遠(yuǎn)場信號源N個(gè)，，方位角θ_i為待估計(jì)量，i＝1,2,…,N，陣元數(shù)與信號源數(shù)滿足其中L為互耦矩陣參數(shù)個(gè)數(shù)，r表示陣列系統(tǒng)方位角維數(shù)；其特征在于，所述方法包括：

步驟一、初始化迭代計(jì)數(shù)值n，獲取幅相不一致誤差矩陣Γ和互耦矩陣C；根據(jù)MUSIC算法得到特征分解協(xié)方差矩陣噪聲子空間矩陣U以及噪聲子空間估計(jì)矩陣

步驟二、定義空間譜其中a(θ)為導(dǎo)向矢量；為第k次迭代得到的幅相不一致誤差矩陣估計(jì)值；為第k次迭代得到的互耦矩陣估計(jì)值。

步驟三、在所述空間譜中通過MUSIC算法進(jìn)行搜索得到N個(gè)峰值的DOA估計(jì)

步驟四、求解第k+1次迭代的幅相不一致誤差矩陣的估計(jì)值

步驟五、求解第k+1次迭代的互耦誤差矩陣的估計(jì)值

步驟六、計(jì)算第k+1次迭代的代價(jià)函數(shù)J_c，給定一個(gè)任意小門限ε＞0，若

則令n＝n+1，并回到步驟二繼續(xù)迭代；若

則已經(jīng)滿足迭代條件，退出循環(huán)，這時(shí)所得到的和即為需要的待估計(jì)參量。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟四具體為：