[發明專利]一種波達方向估計方法及波達方向估計裝置

在審

• 申請號: 202010058656.4
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111175693A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 王曉君;李笑添
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 秦敏華

本申請公開了一種波達方向估計方法及波達方向估計裝置，其中，該波達方向估計方法包括：基于多級維納濾波器，對陣列天線采集的信號進行降維濾波處理；基于降維濾波處理的過程，確定信號的個數L和噪聲子空間；基于預設的方向角搜索范圍，確定信號在方向角搜索范圍內的導向矢量；基于噪聲子空間、導向矢量和MUSIC算法的譜估計公式，計算信號在方向角搜索范圍內的空間譜；基于計算得到的各個空間譜的模值，對各個空間譜進行降序排列；將降序排列后的前L個空間譜的坐標確定為信號的波達方向。本申請提供的技術方案有利于降低波達方向估計的運算復雜度。

技術領域

本申請屬于陣列信號處理技術領域，尤其涉及一種波達方向估計方法及波達方向估計裝置。

背景技術

陣列信號處理由于抗干擾能力強、信號增益高、方向分辨力強等優點在近二十多年來發展迅猛，并在雷達、通信、衛星導航和聲吶等眾多領域獲得了廣泛的應用。陣列信號處理主要研究自適應波束形成和高分辨率波達方向估計(DOA)。自適應波束形成根據某種準則以及環境的變化自適應地調整加權系數，盡管它計算簡單且容易實現，但是瑞利極限制約了其性能，當兩個干擾源都在波束寬度之內時則無法將它們區分。

MUSIC算法是由R.O.Schmidt等人提出的一種基于子空間估計的DOA檢測算法，具有高精度、高分辨率的特點。但是，多年來MUSIC算法所涉及的高運算復雜度一直限制著其在實時性要求較高場合的應用。

發明內容

本申請提供一種波達方向估計方法及波達方向估計裝置，有利于降低波達方向估計的運算復雜度。

為了實現上述技術效果，本申請第一方面提供了一種波達方向估計方法，包括：

基于多級維納濾波器，對陣列天線采集的信號進行降維濾波處理；

基于上述降維濾波處理的過程，確定上述信號的個數L和噪聲子空間，其中，上述噪聲子空間基于L級降維濾波處理之后的匹配濾波器權矢量確定；

基于預設的方向角搜索范圍，確定上述信號在上述方向角搜索范圍內的導向矢量；

基于上述噪聲子空間、上述導向矢量和MUSIC算法的譜估計公式，計算上述信號在上述方向角搜索范圍內的空間譜；

基于計算得到的各個空間譜的模值，對各個空間譜進行降序排列；

將降序排列后的前L個空間譜的坐標確定為上述信號的波達方向。

基于上述第一方面，在第一種可能的實現方式中，上述對陣列天線采集的信號進行降維濾波處理之前還包括：

將上述多級維納濾波器的匹配濾波器權矢量初始化設置為h₀＝[1,0,…,0]。

基于上述第一方面，或者上述第一方面的第一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式中，上述對陣列天線采集的信號進行降維濾波處理包括：

基于上述多級維納濾波器的前項分解過程，計算相鄰級期望信號的互相關函數值；

當連續n次計算得到的相鄰級期望信號的互相關函數值小于預設門限時，結束上述降維濾波處理，其中n為不小于1的預設值。

基于上述第一方面的第二種可能的實現方式，在第三種可能的實現方式中，上述基于上述降維濾波處理的過程，確定上述信號的個數L包括：

計算上述降維濾波處理的過程中每一級信號的秩；

當相鄰兩級信號的秩滿足rank(X_i(n))＝rank(X_i+1(n))時，確定上述信號的個數L等于i；

其中，rank(X_i(n))表示第i級信號的秩，rank(X_i+1(n))表示第i+1級信號的秩。