[發(fā)明專利]一種衛(wèi)星信號二維到達角估計方法及系統(tǒng)

有效

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

本發(fā)明屬于測定方向或測定對預定方向的偏離的系統(tǒng)技術領域，公開了一種衛(wèi)星信號二維到達角估計方法及系統(tǒng)，利用分數(shù)低階循環(huán)相關對非高斯雜波進行初步抑制；利用改進的零階統(tǒng)計量對非高斯雜波進行二次抑制；通過最優(yōu)化方法得到信號子空間，并利用多重信號聚類方法得到二維到達角估計的三維圖；通過對三維圖進行最大值搜索從而得到非高斯雜波場景下二維到達角的估計值。當廣義信噪比大于10dB時，方位角和俯仰角估計的均方根誤差小于10^?1。由此可見，本發(fā)明在低信噪比條件下，對非高斯雜波場景下衛(wèi)星信號二維到達角具有良好的估計性能；利用本發(fā)明可以通過多個衛(wèi)星輻射源信號對運動目標進行跟蹤定位。

技術領域

本發(fā)明屬于測定方向或測定對預定方向的偏離的系統(tǒng)技術領域，尤其涉及一種衛(wèi)星信號二維到達角估計方法及系統(tǒng)。

背景技術

目前，業(yè)內(nèi)常用的現(xiàn)有技術是這樣的：到達角估計作為陣列信號處理領域的重要研究方向，它是根據(jù)陣列天線接收的目標信號入射角來分析目標方位的一種技術，目前廣泛應用于定位、通信和預測等各種軍事和民用領域。到達角估計的準確程度將直接影響對運動目標的定位精度，所以到達角估計成為運動目標定位的重要環(huán)節(jié)之一。通常情況下信號處理的技術發(fā)展和理論研究都是以高斯分布雜波為背景假設的，因為高斯分布雜波模型比其他雜波模型簡單，便于進行理論分析、算法研究和功能實現(xiàn)，這使得基于高斯雜波模型下的到達角估計理論得到飛速發(fā)展，相關技術研究也趨于成熟。但是，由于電磁傳播環(huán)境變得越來越復雜，實際的信號傳輸過程中往往存在著一類具有脈沖特性的非高斯雜波，它們相對于高斯雜波具有更大幅度的數(shù)據(jù)突變，這類噪聲被稱為非高斯雜波，其分布特性符合alpha穩(wěn)定分布雜波模型。由于非高斯雜波沒有二階及二階以上的統(tǒng)計量以至于傳統(tǒng)在高斯雜波模型下的到達角估計算法在這種環(huán)境下將不再適用，所以非高斯雜波模型下的到達角估計逐步成為一個研究熱點。為了進一步提高非高斯雜波模型下的到達角估計的準確性和可靠性，研究非高斯雜波場景下基于多衛(wèi)星輻射源的回波信號二維到達角估計方法具有研究意義和使用價值。現(xiàn)有技術一利用alpha穩(wěn)定分布雜波下隨機變量相關熵的有界性，采用廣義的相關熵作為非線性變換，實現(xiàn)了alpha穩(wěn)定雜波下的DOA估計，雖然克服了構(gòu)造分數(shù)低階統(tǒng)計量時較依賴噪聲特征指數(shù)信息的缺點，但是忽略了信號的時間特性。現(xiàn)有技術二提出一種利用ROOT–MUSIC來對DOA進行估計的算法，根據(jù)多項式進行求根，從而避免了譜峰搜索，提供更高的分辨能力，可以應用于嚴重非高斯雜波下的DOA估計，但是該算法只適用于一維DOA估計，不適合二維DOA估計的場景。現(xiàn)有技術三有效地利用了信號協(xié)方差矩陣的稀疏模型，提出一種新的算法對信號的DOA進行估計，并提供了正則化參數(shù)的解析解，但計算復雜度較高。現(xiàn)有技術四利用信號子陣的協(xié)方差矩陣提出了一種alpha穩(wěn)定分布雜波場景下信號二維DOA的估計方法，但是在噪聲的脈沖特性較強時估計性能不好。

綜上所述，現(xiàn)有技術存在的問題是：現(xiàn)有的到達角估計方法存在忽略了信號的時間特性，造成DOA估計精度不高；只適用于一維DOA估計，不能用于對二維DOA進行估計的場景；運算量大，導致計算復雜度較高；在噪聲特性較強時估計精度不高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種衛(wèi)星信號二維到達角估計方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種衛(wèi)星信號二維到達角估計方法，所述衛(wèi)星信號二維到達角估計方法利用分數(shù)低階循環(huán)相關對非高斯雜波進行初步抑制；利用改進的零階統(tǒng)計量對非高斯雜波進行二次抑制；通過最優(yōu)化方法得到信號子空間，并利用多重信號聚類方法得到二維到達角估計的三維圖；通過對三維圖進行最大值搜索從而得到非高斯雜波場景下二維到達角的估計值。

進一步，所述衛(wèi)星信號二維到達角估計方法包括以下步驟：

步驟一，利用信號的分數(shù)低階循環(huán)相關對非高斯雜波進行初步抑制；

步驟二，利用改進的零階統(tǒng)計量對非高斯雜波進行二次抑制；

步驟三，通過最優(yōu)化方法得到信號子空間；