一種未知信源數(shù)高精度波達方向估計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種未知信源數(shù)高精度波達方向估計方法，先通過設定K個不同的時間平滑間隔去對天線陣列所接收數(shù)據(jù)進行時間平滑處理，以構建K個空時自相關矩陣；再計算最終的組合空時自相關矩陣和波達方向估計的空間譜函數(shù)；后通過逐步改變搜索方向?qū)臻g譜函數(shù)進行譜峰搜索，由此估計出信源個數(shù)及波達方向。本發(fā)明不需要預先估計信源數(shù)便能估計出信號波達方向，而且不需要對接收信號的自相關矩陣進行特征分解，因此該方法可靠性強，計算量小，易于硬件實現(xiàn)，使得波達方向估計應用在實際系統(tǒng)中成為可能。
【專利說明】一種未知信源數(shù)高精度波達方向估計方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于陣列信號處理【技術領域】，具體涉及一種未知信源數(shù)高精度波達方向估計方法。

【背景技術】
[0002]信號的波達方向估計是陣列信號處理領域的的重要問題，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)提出了很多波達方向的估計方法，比如最經(jīng)典的MUSIC，ESPRIT等估計算法。但是這些算法鮮有能應用在實際場景中的，主要有兩方面的原因，第一，大部分波達方向估計方法都是假設信源數(shù)是已知的，然而實際情況中信源數(shù)是未知的，這就需要預先估計信源數(shù)，而信源數(shù)估計算法還很不成熟；第二，這些高分辨波達方向估計方法，需要對接收自相關矩陣進行特征分解，這對硬件的實時處理帶來很大挑戰(zhàn)。
[0003]目前，已知的適用于未知信源數(shù)波達方向估計方法，主要是Capon方法。雖然該方法不需要特征分解，空間譜正比于對應方向的信號功率，實現(xiàn)起來也比較簡單，但是受到陣列孔徑的限制，角度分辨率較低，尤其在低信噪比和低快拍數(shù)的情況下，和經(jīng)典的超分辨MUSIC算法相比，性能差距很大，很難達到實際系統(tǒng)的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有未知信源數(shù)波達方向估計方法要受到陣列孔徑的限制的問題，提出一種未知信源數(shù)高精度波達方向估計方法，在信源數(shù)未知的情況下，不用估計信源數(shù)就能以較高的精度估計出信號的波達方向，而且不用進行特征分解，使計算量大大降低，便于硬件實現(xiàn)。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]一種未知信源數(shù)高精度波達方向估計方法，包括如下步驟:
[0007]步驟1:設定K個不同的時間平滑間隔τ k，并分別用這K個平滑間隔τ k去對天線陣列所接收數(shù)據(jù)進行時間平滑處理，由此構建K個空時自相關矩陣Rx( τ k);其中k =1，2，…K，K;
[0008]步驟2:根據(jù)式①計算最終的組合空時自相關矩陣F ；ΒΡ

【權利要求】
1.一種未知信源數(shù)高精度波達方向估計方法，其特征是包括如下步驟: 步驟1:設定K個不同的時間平滑間隔Tk，并分別用這K個平滑間隔Tk去對天線陣列所接收數(shù)據(jù)進行時間平滑處理，由此構建K個空時自相關矩陣Rx(Tk);其中k= 1,2^-Κ,Κ; 步驟2:根據(jù)式①計算最終的組合空時自相關矩陣F ；ΒΡ
式中，Rx(Tk)為步驟I所構建出的空時自相關矩陣，Rf(Tt)S Rx(Tk)的共軛轉(zhuǎn)置； 步驟3:根據(jù)式②計算波達方向估計的空間譜函數(shù)Ρ?φ,θ)；即
式中，F(xiàn)為步驟2所計算的組合空時自相關矩陣，8(φ，θ)為天線陣列某一方向的方向向量，Φ和θ分別為方位角和俯仰角，》(Φ，θ)"為_，θ)的共軛轉(zhuǎn)置; 步驟4:逐步改變搜索方向即逐步改變角度(φ，θ)，對步驟3所得的空間譜函數(shù)Ρ(φ，θ}進行譜峰搜索；該譜峰搜索所搜索出的極大值點的個數(shù)及這些極大值點所對應的方向，即為所估計的信源個數(shù)及波達方向。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種未知信源數(shù)高精度波達方向估計方法，其特征是，在步驟I中，設天線陣列所接收數(shù)據(jù)為X(t)，平滑間隔為τ ;則經(jīng)過平滑處理后所得的空時自相關矩陣Rx( τ )為: Rx(t) =E[X(t)XH(t-x))]③ 式中，Xh(t- τ )為X(t_ τ )的共軛轉(zhuǎn)置。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種未知信源數(shù)高精度波達方向估計方法，其特征是，所述平滑間隔τ k的個數(shù)K介于3~5之間。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種未知信源數(shù)高精度波達方向估計方法，其特征是，所述平滑間隔Tk的個數(shù)K為3。
【文檔編號】G01S3/00GK104076324SQ201410325063
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權日:2014年7月9日
【發(fā)明者】謝躍雷, 彭誠誠, 歐陽繕, 劉慶華, 晉良念, 陳紫強, 蔣俊正, 李民政 申請人:桂林電子科技大學