[发明专利]一种波达方向估计方法及波达方向估计装置

说明书

本申请公开了一种波达方向估计方法及波达方向估计装置，其中，该波达方向估计方法包括：基于多级维纳滤波器，对阵列天线采集的信号进行降维滤波处理；基于降维滤波处理的过程，确定信号的个数L和噪声子空间；基于预设的方向角搜索范围，确定信号在方向角搜索范围内的导向矢量；基于噪声子空间、导向矢量和MUSIC算法的谱估计公式，计算信号在方向角搜索范围内的空间谱；基于计算得到的各个空间谱的模值，对各个空间谱进行降序排列；将降序排列后的前L个空间谱的坐标确定为信号的波达方向。本申请提供的技术方案有利于降低波达方向估计的运算复杂度。

技术领域

本申请属于阵列信号处理技术领域，尤其涉及一种波达方向估计方法及波达方向估计装置。

背景技术

阵列信号处理由于抗干扰能力强、信号增益高、方向分辨力强等优点在近二十多年来发展迅猛，并在雷达、通信、卫星导航和声呐等众多领域获得了广泛的应用。阵列信号处理主要研究自适应波束形成和高分辨率波达方向估计(DOA)。自适应波束形成根据某种准则以及环境的变化自适应地调整加权系数，尽管它计算简单且容易实现，但是瑞利极限制约了其性能，当两个干扰源都在波束宽度之内时则无法将它们区分。

MUSIC算法是由R.O.Schmidt等人提出的一种基于子空间估计的DOA检测算法，具有高精度、高分辨率的特点。但是，多年来MUSIC算法所涉及的高运算复杂度一直限制着其在实时性要求较高场合的应用。

发明内容

本申请提供一种波达方向估计方法及波达方向估计装置，有利于降低波达方向估计的运算复杂度。

为了实现上述技术效果，本申请第一方面提供了一种波达方向估计方法，包括：

基于多级维纳滤波器，对阵列天线采集的信号进行降维滤波处理；

基于上述降维滤波处理的过程，确定上述信号的个数L和噪声子空间，其中，上述噪声子空间基于L级降维滤波处理之后的匹配滤波器权矢量确定；

基于预设的方向角搜索范围，确定上述信号在上述方向角搜索范围内的导向矢量；

基于上述噪声子空间、上述导向矢量和MUSIC算法的谱估计公式，计算上述信号在上述方向角搜索范围内的空间谱；

基于计算得到的各个空间谱的模值，对各个空间谱进行降序排列；

将降序排列后的前L个空间谱的坐标确定为上述信号的波达方向。

基于上述第一方面，在第一种可能的实现方式中，上述对阵列天线采集的信号进行降维滤波处理之前还包括：

将上述多级维纳滤波器的匹配滤波器权矢量初始化设置为h₀＝[1,0,…,0]。

基于上述第一方面，或者上述第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，上述对阵列天线采集的信号进行降维滤波处理包括：

基于上述多级维纳滤波器的前项分解过程，计算相邻级期望信号的互相关函数值；

当连续n次计算得到的相邻级期望信号的互相关函数值小于预设门限时，结束上述降维滤波处理，其中n为不小于1的预设值。

基于上述第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述基于上述降维滤波处理的过程，确定上述信号的个数L包括：

计算上述降维滤波处理的过程中每一级信号的秩；

当相邻两级信号的秩满足rank(X_i(n))＝rank(X_i+1(n))时，确定上述信号的个数L等于i；

其中，rank(X_i(n))表示第i级信号的秩，rank(X_i+1(n))表示第i+1级信号的秩。