[發明專利]基于偽逆感知字典的稀疏度自適應DOA估計方法及系統

在審

• 申請號: 202011001791.1
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112087235A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 郝程鵬;鐘一宸;閆晟;朱東升;徐達
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

1.一種基于偽逆感知字典的稀疏度自適應DOA估計方法，所述方法包括：

使用M元均勻線陣，接收K個窄帶信號源，得到無噪聲場的觀測向量；

以觀測向量作為初始殘差，采用基于偽逆感知字典的稀疏度自適應正交匹配追蹤方法，通過不斷迭代步長得到本階段對應的殘差值，根據不同階段殘差值收斂的對比，得到最小殘差值，并由此得到對應的稀疏系數，進而得到K個窄帶信號源中非零元素的方向。

2.根據權利要求1所述的基于偽逆感知字典的稀疏度自適應DOA估計方法，其特征在于，所述使用M元均勻線陣，接收K個窄帶信號源，得到無噪聲場的觀測向量；具體為：

y＝A(θ)s

其中，y＝[y₁,...,y_M]為陣列接收數據，s＝[s₁,...,s_K]為入射信號，有K個非零元素，對應著K個窄帶信號源，A(θ)為陣列流型矩陣。

3.根據權利要求2所述的基于偽逆感知字典的稀疏度自適應DOA估計方法，其特征在于，所述以觀測向量作為初始殘差，采用基于偽逆感知字典的稀疏度自適應正交匹配追蹤方法，通過不斷迭代步長得到本階段對應的殘差值，根據不同階段殘差值收斂的對比，得到最小殘差值，并由此得到對應的稀疏系數，進而得到K個窄帶信號源中非零元素的方向；具體包括：

步驟1)以觀測向量y為初始殘差r₀＝y，設置初始迭代次數t＝1，步長F＝1，匹配矩陣第一階段原子選取量L＝F，迭代索引t＝1，階段索引j＝1；

步驟2)選取原子：計算|Φ^Hr_t-1|，選擇內積值最大的L列原子，并將這些列序號構成集合J₀；其中Φ是偽逆感知字典，H表示共軛，|·|表示絕對值運算符，r_t-1表示前一次迭代的殘差值；

步驟3)更新匹配矩陣：令Λ_t＝Λ_t-1∪J₀，A_t＝A_t-1∩a_t；

其中，Λ_t為當前迭代后所有被選擇的列序號集合，Λ_t-1為前一次迭代后所有被選擇的列序號集合，a_t為當次迭代中被選擇的方向向量；

步驟4)更新稀疏網格角度估計值：

其中，t為迭代次數，θ_t為t次迭代后的稀疏網格角度估計值，T表示轉置；

步驟5)原子回溯：選取θ_t中最大的L項，并重新根據最大的L項選取相應的原子構成新的匹配矩陣A_tL；

步驟6)更新回溯稀疏網格角度估計值：

其中，θ_tL為t次迭代后最大的L個稀疏網格角度估計值；

步驟7)更新殘差r_t：

r_t＝y-A_tLθ_tL；

步驟8)根據當前步長的殘差r_t和前一個步長的殘差r_t-1，判斷階段轉換：

如果|r_t|＜|r_t-1|，說明回溯還未收斂到最小值，返回步驟2)；

如果|r_t|＝|r_t-1|，說明此步長回溯已完成，記錄r_j＝|r_t|，并比較r_j與上一階段的殘差值r_j-1，若r_j＜r_j-1，則對階段索引j加1，L＝j×F，返回步驟2)；若r_j＞r_j-1，得到稀疏度K＝(j-1)×F，并輸出L＝K＝(j-1)×F時已計算過的稀疏系數收斂值