[发明专利]一种信源数估计方法及其应用

说明书

本发明公开了信源数估计方法及其应用，属于信号处理技术领域，主要解决现有方法在阵元数较多而快拍数较少条件下不能对信源数进行正确估计的问题。其实现过程为：(1)根据阵列接收数据对其进行归一化处理；(2)对处理后的接收信号进行奇异值分解，得到相应的奇异值及其向量，并计算出对应的特征值；(3)通过计算得到函数表达式；(4)求出使得表达式取最小值时对应的变量值，即为估计所得的信源数。仿真结果证明本发明的信源数估计方法的优越性以及有效性，可用于雷达、通信、导航、测控等众多领域中的信息提取或干扰抑制。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，涉及信源数估计，特别涉及一种鲁棒性的信源数估计方法及其应用。

背景技术

信源数估计是阵列信号处理中的研究重点和难点，是空间谱估计的基础，阵列信号处理中的大部分算法均需知道入射信号的个数。

信息论方法是传统信源数估计中的经典方法之一，1973年H.Akaike提出了AIC准则，1978年J.Rissanen提出了MDL准则。信息论方法需要求解KL信息最小化问题，但该问题要求阵元数固定且快拍数趋于无穷，这意味着信息论方法不适用于渐近条件，即阵元数M→∞、快拍数N→∞，M/N→c∈[0,1]。因此，这些传统方法在采样快拍数很大、阵列阵元数小于采样快拍数的条件下，可以发挥良好的性能，但当采样快拍数有限、甚至快拍数小于阵元数时估计性能下降，甚至无法估计。

2008年R.R.Nadakuditi提出一种新的估计方法，在传统信息论准则的基础上，运用随机矩阵的数学方法提出了一种基于小快拍数的信源数估计准则。这种方法在快拍数较少时且对信噪比的要求较低，但是估计的准确率波动较大。

鉴于现有的信息论信源数估计方法存在不足，因此就需要一种有较高估计准确率的信源数估计方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中的不足提出一种鲁棒性的信源数估计方法，以实现在大阵列少快拍条件下对信源数的精确估计。

为了解决上述问题，本发明提出了新的TEST估计准则，并采用以下技术方案：

一种信源数估计方法，假设有K个远场窄带信号，M个阵元的均匀线阵，N为阵列信号采样的快拍数，阵列接收的信号为X(t)＝A(Θ)S(t)+N(t)，其中，X(t)为M维列向量，表示M个阵元的接收信号；A(Θ)为信号接收阵列M×K阶的响应矩阵；S(t)为K维列向量，表示信号空间；M维列向量N(t)表示M个阵元上的加性噪声，阵元噪声相互独立并且满足高斯分布；其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)阵列接收信号X；

(2)计算经过处理的接收信号的奇异值θ_X及其左右奇异向量U、V，并计算接收信号的特征值λ_i＝θ_Xi²；

(3)根据方程θ_S⁴+(c+1-θ_X²)θ_S²+c＝0，计算信号的奇异值的平方θ_S²，其中，并进行判断：若θ_S²存在虚部或则令

(4)计算：

(5)得到

最小化TEST(k)得到信源数估计，k_TEST为信源数估计值：