[发明专利]一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法

说明书

一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法，属于阵列信号处理领域。本发明方法利用连续量子水蒸发计算方法在搜索区间内求解根据均匀圆阵方位角和俯仰角二维动态测向问题设计的圆阵无穷范数极大似然方程，通过逐步缩小搜索区间以减少运算量，同时依据量子编码和模拟量子演化方程设计的水蒸发计算方法还可以加快算法的收敛速度，快速获得最优二维波达方向，提高冲击噪声环境下动态来波方向的跟踪精度。本发明方法搜索速度快，既能实现二维波达方向的非相干信源动态估计，又可实现二维波达方向的相干信源动态估计，不仅适用于高斯噪声环境，也可应用于冲击噪声环境，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于阵列信号处理领域，具体涉及一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法。

背景技术

测向又称为空间谱估计或者波达方向估计，是阵列信号处理的一个重要研究领域，在卫星和移动通信系统、雷达、地震学等方面有着广泛的应用。波达方向英文为Direction of Arrival，故波达方向估计简称DOA估计。传统的DOA估计往往针对的是固定信源，然而在实际情况中，信源的角度是随时变化的，并且在信号传输中噪声也不是服从高斯分布的，例如海杂波噪声、大气噪声等冲击性较强的噪声，这些噪声可利用Alpha稳定分布建模，由于它与高斯噪声模型失配使得传统的基于二阶或高阶累积量的算法失效。因此，在冲击噪声环境下对入射角度随时间变化的信号源进行动态DOA跟踪是DOA估计理论应用中的一个重要课题，如何快速实现方位角和俯仰角二维动态DOA估计也是工程应用中遇到的难点之一。

经对已有文献的检索发现，吕泽均等在《电子与信息学报》上发表的“一种冲击噪声环境中的二维DOA估计新方法”中基于双平行均匀线阵的阵列结构使用协变异波达方向矩阵法和分数低阶矩方法对冲击噪声情况下的两个独立信号源进行了较高精度的DOA估计，但是没有对动态目标进行实时动态测向。徐青在“基于均匀圆阵的DOA估计算法研究”中使用相位模式激励和UCA_RB_MUSIC方法进行了高斯噪声环境下的均匀圆阵二维测向仿真，但是同样没有对动态目标进行实时动态测向。刁鸣等在《系统与电子技术》(2009,Vol.29,No.12,pp.2046-2049)上发表的“一种新的基于粒子群算法的DOA跟踪方法”中进行多移动目标的方位角动态DOA估计。实时动态测向方法多用于对方位角一维测向的研究方向上，目前还没有应用到方位角和俯仰角二维测向的研究方向。

此外，已有文献还表明基于均匀圆阵的二维测向方法大多使用基于子空间的测向方法，这些方法不仅在低信噪比时性能较差，而且在跟踪相干信源的情况下还需要解相干处理，步骤繁琐。本发明设计的是基于极大似然的动态测向方法，这种方法不仅在信噪比低，快拍数小以及相干信源的情况下具有优越的DOA估计性能，还能直接处理阵列数据协方差矩阵，避免了子空间类测向方法不断进行协方差矩阵分解的问题，但是，极大似然方法的一个主要缺点是它涉及一个多维非线性优化问题，计算量巨大，耗时长。

因此，本发明设计了一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的方位角和俯仰角二维动态测向方法，该方法利用连续量子水蒸发计算方法在搜索区间内求解根据均匀圆阵方位角和俯仰角二维动态测向问题设计的圆阵无穷范数极大似然方程，通过逐步缩小搜索区间以减少运算量，同时依据量子编码和模拟量子演化方程设计的水蒸发计算方法还可以加快算法的收敛速度，快速获得最优二维波达方向，提高冲击噪声环境下动态来波方向的跟踪精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法，包含以下步骤：

(1)获取阵列接收的快拍数据，计算阵列信号分数低阶协方差矩阵。