[发明专利]基于融合中心反馈信息的最大后验波达方向估计方法

权利要求书

1.一种基于融合中心反馈信息的最大后验波达方向估计方法，其特征在于，应用于传感器网络，所述传感器网络中包括融合中心和均匀线列阵，所述方法包括：

步骤1：根据融合中心的反馈信息，确定目标波达方向的先验分布信息；

步骤2：根据阵列接收信号和所述先验分布信息，构造最大后验概率优化函数；

步骤3：确定粗网格点，并基于所述粗网格点确定目标波达方向的范围值；

步骤4：根据所述范围值，确定精网格点，并基于所述精网格点确定目标波达方向的最终值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：

步骤1-1：获取融合中心的反馈信息，其中，所述反馈信息中包括目标对应的位置预测值和协方差矩阵Q_u，所述x、y表示直角坐标系中的x坐标轴、y坐标轴；

步骤1-2：假设均匀线列阵与x坐标轴平行，根据所述位置预测值计算目标波达方向的预测值θ^o，以及根据所述协方差矩阵Q_u计算目标波达方向的预测方差表示为：

其中，b为参数，表示为：

s_x和s_y分别表示阵列几何中心的位置坐标；

步骤1-3：假设目标波达方向满足高斯分布，根据所述预测值θ^o和预测方差确定目标波达方向的先验分布信息，表示为：

其中，θ表示波达方向。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2-1：设所述均匀线列阵中包括N个阵元，将阵列接收信号x(t)表示为：

x(t)＝a(θ)s(t)+n(t)，

其中，t＝1,2,…,M，M表示阵列快拍数；表示t时刻的来波信号，a_t和φ_t表示t时刻的来波信号的幅度和相位，j表示虚数单位；n(t)～CN(0,Q_n)表示均值为零且协方差矩阵为Q_n的复值圆对称高斯白噪声；

a(θ)表示阵列流形向量，表示为：

a(θ)的第i个元素代表信号在第i个阵元的时间延迟所带来的相位变化，d表示阵元间距，λ表示接收信号的波长；

步骤2-2：令变量且将阵列接收信号x(t)改写为：

基于上式，得到目标波达方向的似然函数，表示为：

其中，

步骤2-3：基于贝叶斯公式，对所述先验分布信息进行计算，以得到后验分布信息表示为：

由于分母是关于的函数，而与θ无关，则得到最大后验概率估计，表示为：

步骤2-4：将自变量表示为波达方向θ的函数，令：

可得：

步骤2-5：将代入并对其取对数，忽略常数项后可得最大后验概率优化函数J_map，表示为：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3-1：将所述位置预测值u，表示为：u＝sinθ；

步骤3-2：在第一范围值内，按照第一预设步长D₁剖分网格，以得到G₁个粗网格点，表示为其中，所述第一范围值为-1到1；

则波达方向θ对应的粗网格点表示为：

步骤3-3：将波达方向对应的粗网格点依次代入所述最大后验概率优化函数J_map中，表示为：

以搜索得到第一最大值点表示为：

其中，f表示最终结果；

则确定目标波达方向的范围值，表示为：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4-1：在所述目标波达方向的范围值内，按照第二预设步长D₂剖分网格，以得到G₂个精网格点，表示为：其中，第二预设步长D₂小于第一预设步长D₁；

则波达方向θ对应的精网格点表示为：

步骤4-2：将波达方向对应的精网格点依次代入所述最大后验概率优化函数J_map中，表示为：

以得到第二最大值点表示为：

则确定目标波达方向的最终值，表示为：