[發(fā)明專利]一種改進(jìn)的基于子陣選取策略的相干信號DOA估計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111355128.6
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN114325561A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱圣棋;曾國強;房云飛;許京偉;李西敏;蘭嵐;劉永軍;賀雄鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 王萌

1.一種改進(jìn)的基于子陣選取策略的相干信號DOA估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據(jù)接收信號x(t)計算得到信號協(xié)方差矩陣

S2、設(shè)置當(dāng)前迭代次數(shù)初始化噪聲協(xié)方差矩陣以及誤差ε；

S3、對所述信號協(xié)方差矩陣和噪聲協(xié)方差矩陣的差值進(jìn)行特征分解，得到主特征值及所述主特征值對應(yīng)的特征向量

S4、根據(jù)所述信號協(xié)方差矩陣所述主特征值和所述特征向量得到最終的噪聲協(xié)方差矩陣

S5、根據(jù)所述信號協(xié)方差矩陣和所述噪聲協(xié)方差矩陣的差值得到無噪聲協(xié)方差矩陣所述無噪聲協(xié)方差矩陣包括子矩陣

S6、根據(jù)所述子矩陣和選擇矩陣得到平滑協(xié)方差矩陣

S7、根據(jù)所述平滑協(xié)方差矩陣的特征值分解結(jié)果完成DOA估計。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的基于子陣選取策略的相干信號DOA估計方法，其特征在于，所述接收信號x(t)的表達(dá)式為：

x(t)＝CAαs₁(t)+n(t)

其中，表示M×M維互耦矩陣，M表示陣元數(shù)量，Toeplitz表示托普利茲矩陣，P表示互耦矩陣長度,c_i表示第i個MC系數(shù)，是M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，表示第l個信號的導(dǎo)向矢量，θ_l表示第l個信號的波達(dá)方向，α＝[α₁,α₂,…α_l…,α_L]^T表示非零復(fù)數(shù)向量，α_l表示第l個信號的復(fù)包絡(luò)，s₁(t)表示參考信號，表示非均勻噪聲矢量，(·)^T代表轉(zhuǎn)置操作。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的基于子陣選取策略的相干信號DOA估計方法，其特征在于，所述信號協(xié)方差矩陣的表達(dá)式為：

其中，(·)^H表示Hermitian矩陣，N表示時間采樣點數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的基于子陣選取策略的相干信號DOA估計方法，其特征在于，所述信號協(xié)方差矩陣和噪聲協(xié)方差矩陣的差值為：

其中，(·)^H表示Hermitian矩陣，表示剩余的M-1個特征值組成的對角矩陣，表示從剩余特征值相關(guān)聯(lián)的特征向量中獲得的噪聲子空間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的基于子陣選取策略的相干信號DOA估計方法，其特征在于，步驟S4，包括：

步驟S4.1、根據(jù)所述信號協(xié)方差矩陣所述主特征值和所述特證向量得到第次迭代時的噪聲協(xié)方差矩陣

步驟S4.2、當(dāng)時，停止迭代，則所述噪聲協(xié)方差矩陣作為噪聲協(xié)方差矩陣否則，設(shè)置重復(fù)步驟S3和S4，直至得到最終的噪聲協(xié)方差矩陣其中，||·||_F表示F范數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改進(jìn)的基于子陣選取策略的相干信號DOA估計方法，其特征在于，所述噪聲協(xié)方差矩陣的表達(dá)式為：

其中，(·)^H表示Hermitian矩陣，表示對角元素操作。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的基于子陣選取策略的相干信號DOA估計方法，其特征在于，所述子矩陣的表達(dá)式為：

其中，(·)^H表示Hermitian矩陣，表示修正的導(dǎo)向矢量矩陣，表示第l個信號的導(dǎo)向矢量，P表示互耦矩陣長度，E{·}表示求均值，表示修正后的等效信號波形。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改進(jìn)的基于子陣選取策略的相干信號DOA估計方法，其特征在于，所述平滑協(xié)方差矩陣的表達(dá)式為：

其中，K表示整個陣列劃分的重疊子陣列的數(shù)量，表示選擇矩陣，I表示單位矩陣，表示每個子陣列包含的陣元個數(shù)，M表示陣元數(shù)量，P表示互耦矩陣長度。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的基于子陣選取策略的相干信號DOA估計方法，其特征在于，步驟S7，包括：

步驟S7.1、對所述平滑協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解得到分解后的結(jié)果；

步驟S7.2、利用MUSIC算法或者ESPRIT算法對分解后的結(jié)果進(jìn)行處理以完成DOA估計。