[发明专利]基于盖式圆盘准则估计信源数目的EPUMA方法

说明书

本发明公开了一种基于盖式圆盘准则（Gerschgorin Disk Estimator,GDE）估计信源数目的改进EPUMA（Enhanced principal‑singular‑vector utilization for modal analysis）算法，该发明针对信源数目未知的问题，利用盖式圆盘准则更准确、更有效的估计信源数目，进而通过EPUMA算法进行波达方向（Direction of arrival,DOA）估计。仿真实验结果表明，该算法无需进行空间平滑，能够准确估计处目标的DOA信息，且分辨率更高，精度更准确。

技术领域

本发明涉及阵列信号角度估计领域，具体涉及一种基于盖式圆盘准则估计信源数目的EPUMA方法。

背景技术

波达方向(DOA)估计是现代阵列信号处理中的研究热点之一，被广泛应用于移动通信、雷达、声呐、生物医学以及地震勘察等军事和民用等领域。目前国内外学者已经研究了许多经典的超分辨DOA估计算法，但这些算法一般都在理想环境下提出的。实际应用中，由于人为干扰以及多径传播的影响，空间中存在相干信源，经典的DOA估计算法不能有效估计相干信源的波达方向。在相干信号的情况下，相邻信源DOA分辨率会进一步下降，同时未知信源数目问题也亟需解决。

对比传统的MUSIC算法，利用MUSIC-Group Delay算法进行相邻相干信号源的DOA估计虽然能取得较高的空间分辨率，但是前后向空间平滑算法也会导致阵列孔径变小，空域自由度降低，信源DOA分辨率下降。近年来，国内外科研人员提出了PUMA算法，该方法不需要进行空间平滑处理，就可以估计出相干信源的DOA。然而在信噪比和样本数都较低的情况下，信号子空间估计无法准确估计信源DOA，PUMA算法会出现异常值，当信源高度相干时，分辨率急剧下降，PUMA算法已无法满足应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于盖式圆盘准则(Gerschgorin Disk Estimator,GDE)估计信源数目的EPUMA(Enhancedprincipal-singular-vector utilization for modal analysis)方法，能够准确估计相干信源DOA信息，同时提高空间分辨率。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于盖式圆盘准则估计信源数目的EPUMA方法，包括如下步骤：

步骤1)，令有K个远场窄带信号入射到由M个阵元构成的均匀直线阵列中，阵列接收信号的矢量形式为X(t)＝AS(t)+N(t)，其中，X(t)＝[x1(t),x2(t),...,xM(t)]T，xm(t)表示第m个阵元在第t个时刻接收的信号，S(t)＝[s1(t),s2(t),...,sK(t)]T表示K个空间信号张成的K×1维矢量，sk(t)为第k个空间信号在t时刻接收的信号，N(t)表示M×1维接收的噪声矢量，A表示M×K维阵列天线的导向矢量，且A＝[a(θ1)…a(θK)]，θk表示第k个远场信号的入射角，υ为载波波长，d为阵元间距；