[发明专利]一种空间谱谱峰搜索方法

说明书

技术领域

本发明涉及阵列信号处理中的信号波达方向估计，尤其是信号空间谱谱峰搜索方法。

背景技术

信号的波达方向估计是阵列信号处理中一个重要研究内容，广泛应用于雷达，通信，声纳系统中。假设阵列天线为一个N个阵元的均匀线阵，阵元间距为半个波长。空间具有M个窄带不相干的同频率远场信号分别为s₀(t)，…，s_M-1(t)，其波达方向对应为θ₀，…，θ_M-1。从而，阵列接收信号矢量可以表示为x(t)=Σm=0M-1sm(t)v(θm)+n(t),]]>其中，矢量v(θ_m)是信号s_m(t)对应的方向矢量，由信号波达方向θ_m决定，n(t)为阵列接收的热噪声矢量。波达方向估计，就是通过对接收信号矢量x(t)进行信号处理，得到一个空间谱函数P(θ)。然后在0～180度范围内变化θ，计算对应谱值P(θ)，而P(θ)的M个局部最大值就是谱峰，M个谱峰对应的M个θ就是信号波达方向估计值。延迟相加法，Capon算法，MUSIC算法，子空间拟合算法是常用的波达方向估计算法。这些不同的算法，空间谱函数P(θ)定义不同。但是，在确定了P(θ)后，搜索出谱峰的方法是相同的。通常方法为直接小步进搜索，就是确定一个步长step_last，然后在0～180度范围内，分别计算0，step_last，2step_last，…，这些点的谱值，然后取其中M个局部最大值作为谱峰，而对应的搜索角度就是信号波达方向估计值。此时，估计精度决定于搜索步长step_last，步长越小，精度越高，但相应需要计算的谱值数量也增加，从而运算量增加。所以，传统的谱峰搜索方法在搜索精度与运算量间是相互矛盾的。

发明内容

为了能够克服空间谱谱峰搜索精度和运算量间的矛盾，采用本发明的一种空间谱谱峰搜索方法。

方法针对均匀线阵，阵元数为N，阵元间距半个波长，空间信号个数M小于N，信号是远场不相干窄带信号。在进行谱峰搜索之前，采用一定的空间谱估计算法，得到了空间谱的表达式P(θ)和信号个数估计值M。而谱峰搜索方法包括如下步骤：

第一步，在0～180度范围内，等间距选择L个值θ₀，...，θ_L-1，要求L大于M，并把这些值代入空间谱计算公式P(θ)，计算出这些值对应的L个谱值P(θ₀)，...，P(θ_L-1)，进而确定门限值G=1LΣl=0l=L-1P(θl).]]>