[发明专利]一种基于传播算子初始化的角度估计方法

说明书

本发明公开了一种基于传播算子初始化的角度估计方法，通过建立均匀线阵的阵列模型，然后利用传播算子得到阵列的初始角度估计值，再利用阵列的初始角度估计值重构方向矩阵，迭代进行局部搜索，得到最终的入射信号角度的估计值。本发明将多维谱峰搜索转换为多个一维搜索问题，将全局搜索转换为局部搜索，在多信源环境下，大大降低了计算复杂度。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于传播算子初始化的角度估计方法。

背景技术

信号子空间拟合算法能够实现近似于最大似然的角度估计性能，因其具有较高的估计精度被广泛的应用于阵列信号处理和通信工程领域。但是在多信源情况下，信号子空间拟合算法近似于一个多维搜索问题，计算复杂度呈指数型增长。

降低计算复杂度是工程实现中需要考虑的问题。在不影响角度估计性能的前提下，实现低复杂度的角度估计算法是工程应用所追求的。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种基于传播算子初始化的角度估计方法(P-SSF)，在均匀线阵的多个信源角度估计中，解决传统的信号子空间拟合在多信源情况下极高的计算复杂度问题。通过传播算子得到初始估计角度，然后利用初始估计，重构方向矩阵，将多维谱峰搜索转换为多个一维搜索问题，将全局搜索转换为局部搜索，大大降低了计算复杂度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种基于传播算子初始化的角度估计方法，包括以下步骤，

步骤1：建立阵列信号的数学模型；

步骤2：根据建立的阵列信号的数学模型求阵列信号的协方差矩阵；

步骤3：对阵列信号的协方差矩阵进行特征值分解，得到信号子空间；

步骤4：根据建立的阵列信号的数学模型中的传播算子得到阵列的初始角度估计值；

步骤5：根据阵列的初始角度估计值，重构第1个方向矩阵

步骤6：根据第1个方向矩阵和信号子空间，在设定的搜索区间根据拟合函数进行局部搜索，得到第1个入射信号角度θ₁的估计值

步骤7：根据第1个入射信号角度的估计值重构第2个方向矩阵

步骤8：根据第2个方向矩阵且在设定的搜索区间根据拟合函数进行局部搜索，得到第2个入射信号角度θ₂的估计值

步骤9：根据得到的K-1个入射信号角度的估计值，重构第K个方向矩阵再通过设定的搜索区间进行局部搜索，得到第K个入射信号角度θ_K的估计值

作为本发明的进一步改进，所述步骤1具体包括：

设阵元数M＝6，相邻阵元间距为d，信源数为K，假设有K个非相关的窄带远场信号入射到该阵列中，其中，K＜M，入射方向Θ表示为Θ＝[θ₁,θ₂,…,θ_K]，

其中，θ₁表示第1个入射信号角度，θ₂表示第2个入射信号角度，θ_K表示第K个入射信号角度，θ₁,θ₂,…,θ_K统一记作θ_k，此处k＝1,2,…,K且θ_k∈[0,π/2]，阵列信号的数学模型可表示为，

x(t)＝As(t)+n(t) 公式1