[發明專利]一種相干信號DOA估計方法

在審

• 申請號: 202011356468.6
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112731272A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 朱圣棋;王祎;房云飛;許京偉;曾操;劉婧;劉永軍;蘭嵐
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S3/00
• 分類號: G01S3/00
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

1.一種相干信號DOA估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、建立相干信號模型，根據所述相干信號模型得到接收信號數據；

步驟2、利用所述相干信號模型計算所述接收信號數據的協方差矩陣；

步驟3、根據所述協方差矩陣計算無噪聲接收信號數據；

步驟4、根據所述無噪聲接收信號數據建立等效源向量；

步驟5、建立權向量，根據所述權向量、所述等效源向量進行DOA估計。

2.根據權利要求1所述的相干信號DOA估計方法，其特征在于，步驟1中所述接收信號數據x(t)表示為：

其中，表示流型矩陣，接收信號數據采共用了2M+1個線陣，L表示相干信號個數，a(θ_l)＝[e^jMβ，e^j(M-1)β，…，1，…，e^-j(M-1)β，e^-jMβ]^T表示2M+1維的導向矢量，β＝2πdsin(θ_l)/λ表示第l個波達方向，θ_l表示第l個DOA估計角，d和λ分別表示陣元間距和波長，且α₁＝1，表示相干信號波形矢量，n(t)＝[n_-M(t)，…，n₀(t)，…，n_M(t)]^T表示未知空域相關高斯噪聲；其中，

對應的第m個陣元在時間t的接收信號數據x_m(t)表示為：

其中，表示非零復值常量，ρ_l和δφ_l分別是振幅衰減因子和相位變化，n_m(t)是表示m個陣元接收的噪聲信號。

3.根據權利要求2所述的相干信號DOA估計方法，其特征在于，步驟2中所述接收信號數據的協方差矩陣R表示為：

R＝E[x(t)x^H(t)]＝AR_sA^H+Q；

其中，R_s＝E[s(t)s^H(t)]表示相干信號的協方差矩陣，Q表示噪聲信號的協方差矩陣，(·)^H表示厄米矩陣；

協方差矩陣Q的第(m，k)項q(m，k)表示為：

q(m，k)＝Q_mk＝σ_nρ^|m-k|e^j((m-k)π/2)；

其中，m和k分別表示陣元的指標，其中m，k＝-M，…，0，…，M，σ_n表示期望的信噪比，ρ表示回歸系數；

協方差矩陣R的第(m，k)項r(m，k)表示為：

其中，且(·)^*表示復共軛。

4.根據權利要求3所述的相干信號DOA估計方法，其特征在于，步驟3中計算的無噪聲接收信號數據γ(m，k)表示為：

其中，且q(m，k)＝q^*(-m，-k)＝q^*(k，m)。

5.根據權利要求4所述的相干信號DOA估計方法，其特征在于，步驟4中建立的所述等效源向量表示為：

其中，且對應地，表示為：

對應地，表示一交換矩陣，表示為：

其中，e_j表示第j個位置為1、其余位置為0的(M+1)×1維列向量。

6.根據權利要求5所述的相干信號DOA估計方法，其特征在于，步驟5包括：

步驟5.1、建立權向量；

步驟5.2、根據所述權向量構建所述等效源向量的稀疏表示函數；

步驟5.3、求解所述稀疏表示函數進行DOA估計。