[發(fā)明專利]一種衛(wèi)星信號(hào)二維到達(dá)角估計(jì)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810488803.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108957387B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉明騫;顏志文;劉鵬;李兵兵;葛建華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S3/14
• 分類號(hào): G01S3/14;G01S13/50;G01S13/66
• 代理公司: 西安長(zhǎng)和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種衛(wèi)星信號(hào)二維到達(dá)角估計(jì)方法，其特征在于，所述衛(wèi)星信號(hào)二維到達(dá)角估計(jì)方法利用分?jǐn)?shù)低階循環(huán)相關(guān)對(duì)非高斯雜波進(jìn)行初步抑制；利用改進(jìn)的零階統(tǒng)計(jì)量對(duì)非高斯雜波進(jìn)行二次抑制；通過(guò)最優(yōu)化方法得到信號(hào)子空間，并利用多重信號(hào)聚類方法得到二維到達(dá)角估計(jì)的三維圖；通過(guò)對(duì)三維圖進(jìn)行最大值搜索從而得到非高斯雜波場(chǎng)景下二維到達(dá)角的估計(jì)值；

所述衛(wèi)星信號(hào)二維到達(dá)角估計(jì)方法包括以下步驟：

步驟一，利用信號(hào)的分?jǐn)?shù)低階循環(huán)相關(guān)對(duì)非高斯雜波進(jìn)行初步抑制；

步驟二，利用改進(jìn)的零階統(tǒng)計(jì)量對(duì)非高斯雜波進(jìn)行二次抑制；

步驟三，通過(guò)最優(yōu)化方法得到信號(hào)子空間；通過(guò)最優(yōu)化方法得到信號(hào)子空間的方法為：第n次迭代的結(jié)果為Y⁽ⁿ⁾和Z⁽ⁿ⁾，其中Y⁽⁰⁾、Z⁽⁰⁾可分別初始化為隨機(jī)的列滿秩和行滿秩矩陣，則第n+1次的迭代結(jié)果為：

把第n+1次的迭代結(jié)果代入代價(jià)函數(shù)得到：

式中，和z_t分別代表矩陣和Z的第t列，和y_(m)代表矩陣和Z的第m行；

根據(jù)梯度下降法，f(z)的最小值通過(guò)以下公式迭代得到：

最佳步長(zhǎng)由下式得到：

利用上述求解方法進(jìn)行迭代求解，直到連續(xù)兩次迭代的相對(duì)誤差小于某個(gè)非常小的常數(shù)時(shí)，停止迭代；得到S_IZOS的奇異值分解矩陣Y即為信號(hào)子空間；

步驟四，利用多重信號(hào)聚類方法得到二維到達(dá)角估計(jì)的三維圖

步驟五，通過(guò)對(duì)三維圖進(jìn)行最大值搜索，其最大值所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)就是非高斯雜波場(chǎng)景下二維到達(dá)角的估計(jì)值θ和

2.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星信號(hào)二維到達(dá)角估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟一，利用信號(hào)的分?jǐn)?shù)低階循環(huán)相關(guān)對(duì)非高斯雜波進(jìn)行初步抑制為：假設(shè)監(jiān)測(cè)通道接收到的回波信號(hào)表示為：

X＝AS+N；

其中X為天線陣列接收到的含雜波信號(hào)，S為發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)，A為信號(hào)S的導(dǎo)向矩陣，N為加性alpha穩(wěn)定分布雜波；

則接收信號(hào)X的分?jǐn)?shù)低階循環(huán)相關(guān)矩陣表示為：

式中，p為分?jǐn)?shù)低階循環(huán)相關(guān)的階數(shù)，其中(·)^＜p＞＝|·|^p-1(·)^*，ε為循環(huán)頻率。

3.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星信號(hào)二維到達(dá)角估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟二，利用改進(jìn)的零階統(tǒng)計(jì)量對(duì)非高斯雜波進(jìn)行二次抑制得到基于改進(jìn)零階統(tǒng)計(jì)量的分?jǐn)?shù)低階循環(huán)相關(guān)S_IZOS的方法為：

對(duì)分?jǐn)?shù)低階循環(huán)相關(guān)進(jìn)行下式處理：

得到衛(wèi)星信號(hào)的基于改進(jìn)零階統(tǒng)計(jì)量的分?jǐn)?shù)低階循環(huán)相關(guān)S_IZOS。

4.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星信號(hào)二維到達(dá)角估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟四，利用多重信號(hào)聚類方法得到二維到達(dá)角估計(jì)的三維圖的方法為：當(dāng)?shù)玫叫盘?hào)子空間Y后，則得到DOA的估計(jì)的三維圖為：

其中，為DOA的估計(jì)的三維圖，Y為奇異值分解矩陣。

5.如權(quán)利要求4所述的衛(wèi)星信號(hào)二維到達(dá)角估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟五，通過(guò)對(duì)三維圖進(jìn)行最大值搜索，最大值所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)就是非高斯雜波場(chǎng)景下二維到達(dá)角的估計(jì)值θ和的方法為：

6.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述衛(wèi)星信號(hào)二維到達(dá)角估計(jì)方法的衛(wèi)星信號(hào)二維到達(dá)角估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述衛(wèi)星信號(hào)二維到達(dá)角估計(jì)系統(tǒng)包括：

二次抑制模塊，用于利用改進(jìn)的零階統(tǒng)計(jì)量對(duì)非高斯雜波進(jìn)行二次抑制；

三維圖獲取模塊，用于通過(guò)最優(yōu)化方法得到信號(hào)子空間，并利用多重信號(hào)聚類方法得到二維到達(dá)角估計(jì)的三維圖；

估計(jì)值計(jì)算模塊，用于通過(guò)對(duì)三維圖進(jìn)行最大值搜索從而得到非高斯雜波場(chǎng)景下二維到達(dá)角的估計(jì)值。

7.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述衛(wèi)星信號(hào)二維到達(dá)角估計(jì)方法的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。