[发明专利]一种非相干分布宽带源的角度和频率参数估计方法

权利要求书

1.一种非相干分布宽带源的角度和频率参数估计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过接收阵列获取远场非相干分布宽带源信号，估计非相干分布宽带源信号的协方差并将其向量化；

S2、建立向量化的非相干分布宽带源信号协方差模型，根据协方差模型中的方向导数矩阵的行重复性和奇异性，同时对方向导数矩阵和步骤S1中估计的向量化的非相干分布宽带源信号协方差进行降维；

S3、将步骤S2中向量化的非相干分布宽带源信号协方差模型公式化为秩最小化问题，结合交替方向乘子法和迭代加权核范数算法对秩最小化问题求解，得到角度-频率联合分布矩阵的估计量；

S4、根据步骤S3中得到的角度-频率联合分布矩阵的估计量，结合离散网格估计器估计出非相干分布宽带源的角度和频率分布的关键参数。

2.根据权利要求1所述的一种非相干分布宽带源的角度和频率参数估计方法，其特征在于，步骤S1中，首先设置一个包括L个阵元的接收阵列，阵元间距为源信号最大频率对应的半波长；假设有K个远场非相干分布宽带源信号入射到接收阵列，则接收阵列在t时刻的输出信号为：

式中t＝1，2，...，Q，这里Q为信号采样的快拍数；f和Γ分别是源信号的频率和频率范围；θ和Θ分别是源信号在空间传播的方位角和角度范围；dS_k(f)是第k个源信号频率谱的一个测量；γ_k(θ，t)是第k个源信号在角度方向传播的复增益；是接收阵列关于(θ，f)的方向导数，j为虚数单位，(·)^T为转置，τ_l(θ)为源信号传播到第l个阵元相对于传播到参考阵元(通常设置第一个阵元为参考阵元)的时延差，l＝1，2，...，L；n(t)为高斯白噪声。

3.根据权利要求2所述的一种非相干分布宽带源的角度和频率参数估计方法，其特征在于，步骤S1中，根据输出信号x(t)，得到接收阵列输出信号的协方差为：

式中E(·)表示期望；(·)^H表示共轭转置；R_s与分别是源信号与高斯白噪声的协方差；R的估计量为为高斯白噪声方差，I为单位向量，对进行特征值分解，可将估计量设定为的最小特征值；由公式(2)可得到非相干分布宽带源信号的协方差估计量为：

向量化的为：

式中vec(·)表示将矩阵逐列堆叠为列向量，这里为复数集合。

4.根据权利要求3所述的一种非相干分布宽带源的角度和频率参数估计方法，其特征在于，步骤S2的具体步骤如下：

S2.1、根据步骤S1中接收阵列输出信号x(t)，建立向量化的非相干分布宽带源信号协方差模型r_s，并进一步构造方向导数矩阵

S2.2、利用方向导数矩阵的行重复性和奇异性，同时对方向导数矩阵和步骤S1中估计的向量化的非相干分布宽带源信号协方差进行降维。