[發(fā)明專利]用于無線信號(hào)的離散傅里葉變換插值的非迭代DOA估計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110572050.7
• 申請(qǐng)日: 2021-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN113408362A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳媛;郭勝杰;田雨露;趙長名
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué);成都信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06F17/14;G06F17/11;G06F17/15;G06F30/20
• 代理公司: 北京世譽(yù)鑫誠專利代理有限公司 11368
• 代理人: 郭官厚

本發(fā)明公開了用于無線信號(hào)的離散傅里葉變換插值的非迭代DOA估計(jì)方法，該估計(jì)器利用了輸入數(shù)據(jù)的兩個(gè)最高幅度離散傅里葉變換(DFT)系數(shù)和它們的兩個(gè)相關(guān)的相鄰箱子，提供準(zhǔn)確的DOA估計(jì)，分析DOA估計(jì)的偏差和均方誤差，仿真結(jié)果驗(yàn)證理論推導(dǎo)的正確性本發(fā)明的有益效果是：簡化計(jì)算步驟，提高操作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為用于無線信號(hào)的離散傅里葉變換插值的非迭代DOA估計(jì)方法。

背景技術(shù)

波達(dá)方向(DOA)估計(jì)可以應(yīng)用在許多領(lǐng)域，如單輸入單輸出，多輸入單輸出雷達(dá)/聲納距離-多普勒成像和陣列處理，這指的是使用有限的噪聲觀測集，通過參數(shù)或非參數(shù)方法精確地找到源的位置。在前一種方法中，假設(shè)信號(hào)被描述為一個(gè)已知的函數(shù)，而在后一種方法中沒有對(duì)信號(hào)做任何假設(shè)。參數(shù)化算法通常允許最優(yōu)估計(jì)的推導(dǎo)，但當(dāng)假設(shè)的信號(hào)模型與實(shí)際的信號(hào)模型不匹配時(shí)，性能可能會(huì)惡化。雖然非參數(shù)估計(jì)可能不能提供最佳的估計(jì)性能，但即使在沒有信號(hào)的先驗(yàn)知識(shí)的情況下，它也可以用于更多的應(yīng)用中。傳統(tǒng)的估計(jì)器對(duì)DOA估計(jì)時(shí)，步驟繁瑣，計(jì)算復(fù)雜度非常高，影響工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供用于無線信號(hào)的離散傅里葉變換插值的非迭代 DOA估計(jì)方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：用于無線信號(hào)的離散傅里葉變換插值的非迭代DOA估計(jì)方法，包括以下步驟：

S1、該估計(jì)器利用了輸入數(shù)據(jù)的兩個(gè)最高幅度離散傅里葉變換(DFT)系數(shù)和它們的兩個(gè)相關(guān)的相鄰箱子，提供準(zhǔn)確的DOA估計(jì)；

S2、分析DOA估計(jì)的偏差和均方誤差；

S3、仿真結(jié)果驗(yàn)證理論推導(dǎo)的正確性。

優(yōu)選的，所述S1的具體步驟為：

通過離散傅里葉變換列出線性陣列，其中有N個(gè)校準(zhǔn)良好且相同偏振的傳感器，其中P個(gè)不相關(guān)的窄帶源目標(biāo)從遠(yuǎn)場撞擊，

第p個(gè)目標(biāo)稱為A_p，由y_n表示的第n個(gè)傳感器的觀察到的單次快照數(shù)據(jù)可以建模為：

其中θ_p∈[0°,180°)是對(duì)應(yīng)于第p個(gè)目標(biāo)的方位角,λ表示波長，d是兩個(gè)相鄰傳感器之間的距離，值為λ/2,q_n是獨(dú)立同分布復(fù)噪聲項(xiàng)，服從均值為零，方差σ²未知的高斯分布，根據(jù)觀測值來估算設(shè)則(1)中的信號(hào)模型可改寫為：

和θ_p是一對(duì)一映射關(guān)系，DOA估計(jì)任務(wù)轉(zhuǎn)化為從觀測值找到

考慮上的N-DFT，第kDFT的系數(shù)稱為Y_k，表示為：

信號(hào)分量由下式給出：

其中，和Q_k是與DFT系數(shù)相關(guān)的噪聲分量，設(shè)L_p (p＝1,2,…,P)為中的P的最大幅度峰值指數(shù)，的真實(shí)值表示為：

其中，-0.5≤δ_p≤0.5表示L_p處指數(shù)的偏移量，是根據(jù)DFT獲得，將任務(wù)轉(zhuǎn)化為根據(jù)觀測值來估計(jì)利用公式(4)-(5)，對(duì)應(yīng)于第m(m＝1,2,…,P)個(gè)峰值及其相鄰峰值的DFT系數(shù)S_k具有以下形式：