[发明专利]一种基于均匀线性阵列的空时参数估计方法

权利要求书

1.一种基于均匀线性阵列的空时参数估计方法，其特征在于，包括：

从信号源向呈一维线阵排列的天线阵列中每个阵元输入信号，并采集每个阵元的观测数据，得到观测数据向量矩阵；

利用所述观测数据向量矩阵构建满足托普利兹矩阵的天线观测数据空时参数估计矩阵，并使得该天线观测数据空时参数估计矩阵的对角元素为所述天线阵列中任一选定阵元的观测数据的自相关矩阵；

对所述天线观测数据空时参数估计矩阵进行奇异值分解，并根据奇异值分解结果确定噪声子空间；

对所述噪声子空间应用2D-MUSIC算法，得到噪声子空间谱；

根据预设的搜索步长和预设的搜索下限，从所述噪声子空间谱中搜索所述信号源个数的谱峰值，并将所有谱峰值作为空时参数估计值输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述选定阵元的观测数据向量集合与所述天线阵列中其余阵元的观测数据向量集合的互相关矩阵，作为所述天线观测数据空时参数估计矩阵中除对角元素以外的元素。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述天线观测数据空时参数估计矩阵R_T满足：

其中，E{x₁(n)x₁(n)^T}为作为选定阵元的第1个阵元的观测数据向量集合的自相关矩阵，E{x₁(n)x_i(n)^T}为第1个阵元的观测数据向量集合与第i个阵元的观测数据向量集合的互相关矩阵，其中，i＝1,2…,M，M为所述天线阵列包括的阵元的数量，T为矩阵的转置，H为矩阵的共轭。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，采集每个阵元的观测数据，得到观测数据向量矩阵，包括：

以预设的采样频率，在预设的采样时间内，对所述天线阵列中每一阵元在输入信号的作用下产生观测数据进行采集。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述信号源的数量为至少两个。

6.根据权利要求1至3中任一项所述方法，其特征在于，对所述天线观测数据空时参数估计矩阵进行奇异值分解，并根据奇异值分解结果确定噪声子空间，包括：

对所述天线观测数据空时参数估计矩阵进行奇异值分解，得到所述天线阵列中阵元个数的特征值；

按照受信噪比的影响从小到大的顺序对所有特征值进行排序，由序列中前预定数量的特征值构成次特征值集合；

由所述次特征值集合内特征值对应的特征向量构成所述噪声子空间。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述次特征值集合内特征值的数量为所述天线阵列中阵元的个数与所述信号源的个数之差。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，对所述噪声子空间应用2D-MUSIC算法，得到噪声子空间谱，包括：

将所述噪声子空间代入MUSIC算法功率谱，计算得到噪声子空间谱P_TMUSIC(f,θ)：

其中，a(f,θ)为导向向量，G为所述噪声子空间；所述噪声子空间谱的谱值由频率f和波达方向θ表示。

9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，包括：

从所述噪声子空间谱中搜索出的每个谱峰值对应的频率和波达方向，以作为一个所述信号源的频率和波达方向的估计值。

10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，由所有信号源的频率和波达方向的估计值构成所述空时参数估计值。