[發明專利]一種脈沖噪聲環境下的動態DOA估計方法

在審

• 申請號: 202210132027.0
• 申請日: 2022-02-14
• 公開（公告）號: CN114460532A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 李麗
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14;G06F17/15;G06F17/18
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進

本發明公開了一種脈沖噪聲環境下的動態DOA估計方法，包括：對Alpha穩定分布隨機變量的互相關熵進行定義；針對分布噪聲二階矩不存在的特點，使用基于廣義相關熵準則的代價函數進行目標跟蹤；通過子空間跟蹤RLS_PAST算法獲取基于MGCC準則的PAST算法，進而實現脈沖噪聲環境下對特征子空間的韌性跟蹤。本發明分析了RLS_PAST算法在脈沖噪聲環境下性能退化原因的基礎上，提出一個新的基于MGCC準則目標函數，并獲得了適用于Alpha穩定分布噪聲環境下的韌性動態DOA估計新算法，MGCC?PAST算法不僅能有效地抑制穩定分布噪聲的干擾，且在沖激噪聲和高斯噪聲環境下，具有很好的參數估計性能，尤其對突變的信號環境體現出更好適應性。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，具體涉及一種脈沖噪聲環境下的動態DOA估計方法。

背景技術

現代民用航空事業在國民經濟全面發展中處于重要地位，已成為促進經濟繁榮、社會進步的強大力量。隨著我國無線電臺(站)總量的增加，民用航空無線電頻率遭受干擾的概率也隨之加大，而保障民用航空無線電頻率的安全使用是民航飛行安全的關鍵之一。

由于民航飛機飛行高度較高，其通信信號覆蓋范圍可達數十萬平方公里。這就意味著在這個范圍內的干擾源都可能對飛行安全造成影響。尤其惡意干擾源出現的時間和地點不定，存在人為對抗因素，空中監測手段對此無能為力。在地面接收端，利用接收到飛機散射信號中的多普勒頻率信息可以實現對地面干擾源的定位。譚海峰等提出利用飛機散射信號定位地面干擾源理論方法，由于散射信號的多普勒頻移信息中包含干擾源位置信息，考慮構建以干擾源為未知參數的非線性方程，通過若干次采樣數據，對方程組進行求解。邱天爽等提出了采用高斯近似粒子濾波方法實現地面干擾源的定位。對目標動態的定位和跟蹤是目前研究的熱點。目前目標跟蹤問題，更適宜的方法是采用子空間跟蹤技術。近幾十年來，特征子空間的跟蹤成為信號處理領域一個非常活躍的研究方向。

作為子空間分析的重要研究領域，子空間跟蹤的理論與算法被廣泛應用于陣列信號處理、盲源分離等方面。Yang提出的動態DOA估計(PAST)算法即是子空間跟蹤的經典算法之一，通過將特征子空間的確定轉化為求解一個無約束最優化問題，結合遞推最小二乘(RLS)理論，即RLS_PAST算法可以實現對時變信號的特征子空間有效跟蹤。理論研究和實際測量結果發現，雷達、聲納和無線通信系統的實際噪聲中含有大量脈沖成分。然而，對基于最小平方誤差(MSE)準則的RLS理論研究表明，RLS對沖激噪聲非常敏感，從而使得PAST算法的性能在沖激噪聲環境中急劇退化甚至失效。

發明內容

本發明目的在于，提供一個新的基于最小廣義相關熵(Minimum GeneralizedCorrentropy Criterion，MGCC)準則的目標函數，并獲得了適用于Alpha穩定分布噪聲環境下的韌性動態DOA估計新算法，該算法在高脈沖性噪聲環境下能夠獲得更好的估計結果。

為實現上述目的，本申請提出一種脈沖噪聲環境下的動態DOA估計方法，包括：

對Alpha穩定分布隨機變量的互相關熵進行定義；

針對分布噪聲二階矩不存在的特點，使用基于廣義相關熵準則的代價函數進行動態估計；

通過子空間跟蹤RLS_PAST算法獲取基于MGCC準則的PAST算法，進而實現脈沖噪聲環境下對特征子空間的韌性跟蹤。

進一步的，對Alpha穩定分布隨機變量的互相關熵進行定義，具體為：

設X與Y為服從獨立同分布的對稱Alpha穩定分布(SαS)隨機變量，其特征指數滿足1＜α≤2；互相關熵定義為：

V_σ(X,Y)＝E[κ_σ(X-Y)] (1)

其中，κ(·)為滿足Mercer條件的核函數；本發明只考慮高斯核函數：