[发明专利]一种基于互质阵列的混合信号波达方向估计方法

权利要求书

1.一种基于互质阵列的混合信号波达方向估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

系统服务器需要搜集接收端天线互质阵列的阵元分布信息，以及大致估计信号源的数目；

系统服务器利用发射信号的循环性与非循环性特征对接收信号进行扩维并计算扩维信号的自相关矩阵，然后将自相关矩阵重构成一个矢量；并对做空间平滑后所得的协方差矩阵使用MUSIC算法估计信号波达方向；取出估计性能最好的若干个估计方向，并估算对应的信号功率；

计算原始接收信号的自相关矩阵，将自相关矩阵重构成一个向量后再从中删除与非循环信号对应的分量，通过空间平滑操作并在所得的协方差矩阵上使用MUSIC算法，估计出循环信号的波达方向；

具体包括以下步骤：

S101、搜集接收端天线互质阵列的阵元分布信息和大致估计信号的源数目k，其中非循环信号源的数目为k₁，循环信号源的数目为k₂；

S102、对互质阵列中的天线接收到的混合信号进行抽样，获得接收信号；其中，发射信号中的非循环信号记为s₁，对应的方向矩阵记为A₁，发射信号中的循环信号记为s₂，对应的方向矩阵记为A₂，同时用n表示本次信号传输的噪声，接收信号为x＝A₁s₁+A₂s₂+n；

S103、对S102中得到的接收信号模型x进行扩维，取共轭，重构新的信号模型即：

S104、计算的自相关矩阵

S105、将自相关矩阵重构成矢量，即根据互质阵列的空间分布信息，将自相关矩阵中所有元素映射到虚拟差分阵列各个阵元的接收信号，对差分阵列的阵元差值进行排序，对取同一个差值的重复项合并为一项，取连续长度最大的虚拟差值序列对应的自相关矩阵元素作为虚拟差分阵列的接收信号z₁；

S106、对z₁进行空间平滑，得到协方差矩阵R₁；

S107、对R₁使用MUSIC算法进行空间谱计算，估算非循环信号的DOA记为

S108、计算S102中的接收信号x的自相关矩阵R_xx；

S109、将自相关矩阵R_xx重构成矢量，同S105，得到虚拟差分阵列的接收信号z₂，及其对应信号的方向矢量

S110、估算非循环信号的功率，对S106中的R₁进行特征分解，得到m个特征值γ_k，其中k₁+2k₂个大特征值，组成对角阵并记为其对应的信号子空间记为V_s,及m-(k₁+2k₂)个小特征值，组成对角阵并记为其对应的噪声子空间记为V_n；信号k的功率系数估计为其中方向矢量由S106空间平滑时的第一个子阵决定；

S111、删除非循环信号信息，对z′₂进行空间平滑，得到协方差矩阵R₂；

S112、对R₂使用MUSIC算法进行空间谱计算，估算循环信号的DOA记为

2.根据权利要求1所述基于互质阵列的混合信号波达方向估计方法，其特征在于，所述互质阵列的阵元分布信息，是指接收端天线阵列的空间分布信息。

3.根据权利要求1所述基于互质阵列的混合信号波达方向估计方法，其特征在于，所述信号源数目，是指接收信号中循环信号、非循环信号各自的数目。

4.根据权利要求1所述基于互质阵列的混合信号波达方向估计方法，其特征在于，所述利用发射信号的循环性与非循环性特征对接收信号进行扩维，具体为：在信号处理过程中，利用接收信号本身及其共轭所携带的信息。