[发明专利]一种基于块稀疏贝叶斯模型的辐射源直接定位方法

说明书

本发明提出了一种基于块稀疏贝叶斯模型的辐射源直接定位方法，属于辐射源定位技术领域。所述辐射源直接定位方法包括：接收数据的块稀疏建模；信号统计参量的后验更新；模型参数解算。本发明所提方法适用于辐射源信号对于每个基站呈窄带特性而在基站之间呈宽带特性的条件下，且在处理过程中仅利用到了信号的波达角度信息，对各个基站的无接收同步要求。该方法具备块稀疏贝叶斯类方法的优点：无需已知目标个数，无需人工整定超参数，且定位精度也优于常规的子空间类方法。

技术领域

本发明涉及一种基于块稀疏贝叶斯模型的辐射源直接定位方法，属于辐射源定位技术领域。

背景技术

辐射源定位技术在雷达、声呐和无线通信领域都是一个重要的研究课题。传统的基于到达角度的辐射源定位方法包括两个步骤：到达角估计以及和目标位置解算，因此各基站之间的数据关联不可或缺。不同于传统的间接定位方法，直接定位方法能够利用阵列接收数据直接得到目标位置的估计结果，避免了数据关联中可能带来的测量值配对错误。然而，上述两类定位方法均需已知目标个数，且在低信噪比和小快拍情形下定位性能急剧下降。

发明内容

本发明为了解决现有定位方法需要已知目标个数，并且在低信噪比和小快拍情形下定位性能急剧下降的问题，提出了一种基于块稀疏贝叶斯模型的辐射源直接定位方法，该方法能在未知目标个数的情形下对辐射源进行定位，并获得更好的定位性能。该方法适用于辐射源信号对于每个基站呈窄带特性而在基站之间呈宽带特性的条件下，且在处理过程中仅利用到了信号的波达角度信息，对各个基站的无接收同步要求。本发明所述一种基于块稀疏贝叶斯模型的辐射源直接定位方法采取的技术方案如下：

一种基于块稀疏贝叶斯模型的辐射源直接定位方法，所述辐射源直接定位方法包括：

步骤一：针对在平面内的L个分立的基站和N个窄带辐射源，在辐射源信号对于每个基站呈窄带特性而在基站之间呈宽带特性的条件下对第l个基站的接收数据建模，其中每个基站线性配置M个传感器，并有M≥2，L≥2，1≤N≤M-1；而后将所述接收模型进行块稀疏贝叶斯扩展，获得所述接收数据的块稀疏模型；

步骤二：根据信号的高斯统计特性得到信号统计参量的后验更新；

步骤三：利用边缘概率密度积分获得最大似然意义下的参数估计代价函数；利用期望最大原理获取所述参数估计代价函数的上界函数，而后分别针对噪声功率和块内相关度参数对上界函数进行求导，对应获取使上界函数最小的噪声功率和块内相关度参数的更新表达式；依据泰勒展开原理及恒等变换获得所述参数估计代价函数的另一上界函数，而后针对块间稀疏性参数对该上界函数求导，获得使上界函数最小的块间稀疏性参数的更新表达式；

步骤四：重复步骤二与步骤三所述过程，直至参数估计代价函数最终收敛；根据信号后验均值参量的峰值位置确定辐射源的位置。

进一步地，步骤一所述接收数据的块稀疏模型的建立过程包括：

第一步：在平面内设置L个分立的基站，每个基站线性配置M个传感器和N个窄带辐射源，其中，M≥2，L≥2，1≤N≤M-1；发射信号表示为：s_n(t)(1≤n≤N)，n代表信号编号索引；辐射源位置坐标由位置矢量p_n(1≤n≤N)确定；利用l代表基站编号索引，则第l个基站的接收数据表示为：

其中，

其中，w_l,n为一未知复参量，代表从第n个辐射源到第l个基站的信道衰落；高斯分布的随机矢量n_l(t)表示阵列噪声；a_l(p_n)为阵列导向矢量，τ_l(p_n)为信号的传播延迟，ψ_l(p_n)为信号在两相邻传感器之间的相位延迟；