[發明專利]一種高精度噪聲自適應測向方法

在審

• 申請號: 202210093936.8
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114325570A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 安春蓮;楊守良;陳量;鄧紹江;李杰;周登梅;李鵬
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: G01S3/80
• 分類號: G01S3/80
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 蒙捷

1.一種高精度噪聲自適應測向方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：建立基于均勻線陣的噪聲自適應陣列測向模型，得到陣列接收數據矢量；

步驟二：根據沖擊噪聲分布特性判定噪聲背景，并根據判定結果對陣列接收數據進行去沖擊平滑處理：

若噪聲背景判定為高斯噪聲，則直接執行步驟三；若判定為沖擊噪聲，則需先采用部分中位數濾波方式對陣列接收數據進行去沖擊平滑預處理，再執行步驟三；

步驟三：計算陣列接收數據的協方差矩陣并重構，再次平滑噪聲成分；

步驟四：利用子空間投影技術進一步消除噪聲成分并測向：

對重構后的數據協方差矩陣進行特征值分解，得到與信號相對應的信號子空間和與噪聲相對應的噪聲子空間；

利用子空間投影技術進一步消除噪聲成分，得到處理后的信號子空間；

根據ESPRIT算法，使用經子空間投影去噪后的信號子空間完成目標信號的DOA估計。

2.根據權利要求1所述的一種高精度噪聲自適應測向方法，其特征在于，步驟一中，基于均勻線陣的噪聲自適應陣列測向模型的建立方法包括：

設均勻線陣的陣元個數為M，陣元間距為d，N個不相關的信號入射到該均勻線陣，入射角度為θ_i，i＝1，2，…，N；陣列接收噪聲為高斯噪聲或者沖擊噪聲，且信號與噪聲之間相互獨立；

陣列在時刻t的陣列接收信號數據可以表示為X(t)＝AS(t)+N(t)；其中，X(t)＝[x₁(t)，…，x_M(t)]^T，x_j(t)表示t時刻第j(j＝1，2，…，M)個陣元位置處的接收數據，[*]^T表示矩陣向量的轉置運算；A＝[a(θ₁)，…，a(θ_N)]，為陣列流型，表示第i個信號的陣列導向矢量，且d為陣元間距，λ為信號波長；S(t)＝[s₁(t)，…，s_N(t)]^T，N(t)＝[n₁(t)，…，n_M(t)]^T，分別表示t時刻的信號數據矩陣和噪聲數據矩陣；

N(t)為高斯噪聲或沖擊噪聲，使用SαS分布對沖擊噪聲進行建模，其中α為特征指數。

3.根據權利要求1所述的一種高精度噪聲自適應測向方法，其特征在于，在步驟二中，判定噪聲背景的方法包括：

步驟21：求各陣元接收數據x_j的二階矩：γ_j＝x_jx_j^H/L，L表示數據快拍數，則各陣元接收數據協方差表示為：γ＝[γ₁，γ₂，…，γ_M]；

步驟22：計算γ中每個元素與其均值的絕對差值并進行歸一化：γ_norm＝abs[γ-mean(γ)]，其中，mean(*)表示求數組均值，abs(*)表示求絕對值；

步驟23：根據步驟22的計算結果進行判定：若存在γ_norm大于0.1的數值則判定該陣列接收數據噪聲背景為沖擊噪聲，反之則判定為高斯噪聲。

4.根據權利要求1所述的一種高精度噪聲自適應測向方法，其特征在于，在步驟二中，部分中位數濾波方式包括：

設平滑窗口長度為奇數K，分別對M個陣元接收數據矢量進行部分中位數濾波平滑處理，第j(j＝1，2，…，M)個陣元的接收數據矢量x_j在t時刻的數據進行部分中位數濾波處理后可表示為：

其中，amp(*)表示求復數的幅度運算，A_jt＝med(x_j(t))，表示以K為窗口長度對處數據進行幅度值中位數運算的結果；上述去沖擊平滑處理能夠有效平滑x_j(t)中的沖擊噪聲成分，從而使得平滑處理后的陣列接收數據的二階矩陣具有測向可用性；過沖擊噪聲平滑預處理后的陣列接收矩陣可表示為：