[發明專利]一種非均勻噪聲背景下的信號波達方向估計方法

有效

• 申請號: 202110383603.4
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113219401B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 朱圣棋;房云飛;王祎;曾操;許京偉;蘭嵐;賀雄鵬;劉永軍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 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

本發明公開了一種非均勻噪聲背景下的信號波達方向估計方法，所述方法包括：根據預設信號模型，表示天線陣列獲取到的接收信號；對接收信號中的非均勻噪聲執行消除操作，以得到目標協方差矩陣；基于所述目標協方差矩陣，估計所述接收信號的波達方向。本發明能夠適用于對相干信號和/或不相關信號進行波達方向估計，還能夠在非均勻噪聲場景下進行信號波達方向估計。

技術領域

本發明屬于信號處理領域，具體涉及一種非均勻噪聲背景下的信號波達方向估計方法。

背景技術

波達方向(direction-of-arrival，DOA)表示信號到達接收端的天線陣列時的方向角，接收端可以根據信號的波達方向，估計發送信號的發送端的位置。在實際應用中，如雷達、聲納、通信等領域，通常會因為信號之間存在的相干性，導致信號協方差的秩發生不足，從而導致信號的識別率下降，即，估計波達方向的性能降低，甚至無法估計波達方向。

現有技術中為了估計波達方向，通常采用的方案如：利用范數懲罰和奇異值分解，或，建立一種用于源定位的陣列協方差向量。但是，上述方案僅適用于均勻噪聲的場景。

在實際應用中，由于傳感器響應的不均勻性，自然會產生不均勻噪聲，因此，現有技術中的上述方案無法在非均勻噪聲的場景下，估計波達方向。

另外，現有技術中的方案也無法適用于對相干信號和/或不相關信號進行波達方向的估計工作。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種非均勻噪聲背景下的信號波達方向估計方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種非均勻噪聲背景下的信號波達方向估計方法，所述方法包括：步驟1，根據預設信號模型，表示天線陣列獲取到的接收信號；步驟2，對接收信號中的非均勻噪聲執行消除操作，以得到目標協方差矩陣；步驟3，基于所述目標協方差矩陣，估計所述接收信號的波達方向。

在本發明的一個實施例中，設定天線陣列中包括M個陣元，所述步驟1，包括：將天線陣列在時間t處獲取到的接收信號x(t)表示為：

其中，表示L個輸入信號，表示輸入信號作用到M個陣元組成的一維對稱等距線陣的角度，表示輸入信號波形矢量，表示流型矩陣，表示M維輸入信號的導向矢量，表示非均勻噪聲；β_m＝2πd_msin(θ_l)/λ表示第l個輸入信號的波達方向；d_m和λ分別表示第m個陣元與第1個陣元的間距和波長。

在本發明的一個實施例中，所述步驟2，包括：步驟2a，根據最小二乘準則，獲取輸入信號波形矢量s(t)的最小二乘估計表示為：其中，A⁺是A的廣義逆，A⁺＝A^H(AA^H)^-1；步驟2b，獲取接收信號的協方差矩陣并對所述接收信號的協方差矩陣執行矢量化操作；步驟2c，在接收信號的協方差矩陣中執行非均勻噪聲消除操作，以得到目標協方差矩陣y。

本發明的有益效果：

本發明能夠適用于對相干信號和/或不相關信號進行波達方向估計，還能夠在非均勻噪聲場景下進行信號波達方向估計。

以下將結合附圖及實施例對本發明做進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的一種非均勻噪聲背景下的信號波達方向估計方法流程示意圖；

圖2是本發明實施例提供的一種非均勻噪聲背景下的信號波達方向估計的仿真示意圖；

圖3是本發明實施例提供的另一種非均勻噪聲背景下的信號波達方向估計的仿真示意圖。

具體實施方式