[发明专利]一种传感器列系统最大似然角度分辨率估计方法

说明书

本发明提出一种传感器阵列系统最大似然角度分辨率估计方法，包括如下步骤：建立多传感器阵元的均匀线性阵列，利用天线的接收信号得到观测值的似然函数，通过对似然函数作两维遍历和峰值搜索得到实际估计的角度值，并根据多次快拍下统计到的角度的后验概率分布来判断阵列传感器系统对相近信源的分辨能力，最终通过幅相信息计算得到理论的分辨率结果。本发明可以通过后验概率出现的峰的个数判断信源是否可分辨，且本发明的分辨率精确度优于现有技术得到的分辨率的精确度。

技术领域

本发明涉及本发明属于信息传输与处理技术领域，尤其是一种传感器列系统最大似然角度分辨率估计方法。

背景技术

多年以来，利用传感器阵列来接收空间信号并对其进行信号处理已经在很多领域内得到广泛的研究和发展，例如通信、雷达、声纳和地震探测等。接收空间的信号相当于对空间分布的场信号采样而得到空间离散数据。这样做能够增强所需的信号，抑制无用的干扰和噪声，并提取有用的信号特征和信号信息。传感器阵列具有高信号增益、灵活波束控制和超分辨等特点。

在均匀线阵的DOA估计中，已经提出了许多空间谱估计方法，如最大似然(ML)方法及其变型，即MODE方法，主要是通过似然函数的多维优化实现渐近最优性能。最早的超分辨DOA估计方法就是著名的多信号分类(MUSIC)算法和通过旋转不变技术(ESPRIT)算法。这些算法是基于接收信号协方差矩阵特征分解的DOA估计方法，通过数值稳定的奇异值分解精确的确定波达方向。由于利用了特征子空间分解，因此DOA估计可以实现较高的分辨率。

传统雷达的分辨率为带宽的倒数，针对传感器阵列系统来说分辨率是阵列孔径的倒数，目前，DOA估计的分辨率主要取决于阵列的长度，阵列长度确定后，其分辨率也就被确定了，这个分辨率称为瑞利限。一般的雷达都会受到瑞利限的限制。

发明内容

发明目的：本发明一种传感器列系统最大似然角度分辨率估计方法，得到的分辨率可以突破瑞利限的限制。

技术方案：为实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

一种传感器阵列系统最大似然角度分辨率估计方法，所述传感器阵列为多传感器阵元的均匀线性阵列，且各阵元辐射都是全向性的；该方法对两个信源进行探测，包括步骤：

(1)利用所述传感器阵列天线的接收信号得到观测值的似然函数；

(2)根据步骤(1)得到的似然函数得到实际角度的估计值，具体步骤为：

获得N组接收信号，对每一组接收信号，得到此时的似然函数，然后在二维坐标系中的角度搜索范围内，以角度间隔Δθ进行峰值搜索，在搜索过程中，记录每一个DOA角度向量θ对应的似然函数的变化量，将似然函数的变化量最大的DOA角度向量记为θ₀，θ₀即为相应实际角度的估计值，θ₀在二维坐标系中的坐标记为(θ₁₀,θ₂₀)，θ₁、θ₂为二维坐标系的两条坐标轴；

(3)对步骤(2)得到的N组接收信号的实际角度估计值在二维坐标系中的坐标进行统计，根据每个角度间隔Δθ内估计值坐标出现的次数，统计出估计值的后验概率密度函数p(θ|y)，其中，y为接收信号向量；统计后验概率密度函数p(θ|y)的峰，当出现两个峰时，表示两个信源不相关，信源可分辨，转入步骤(4)；而当仅出现一个峰时，表示两个信源相关，信源不可分辨，则结束本方法；

(4)计算接收信号的幅相信息：