[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

说明书

本发明公开了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，包括：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；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；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；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。本发明能够在低信噪比、少快拍数情况下，提高波达方向估计性能。

技术领域

本发明属于信号处理领域，具体涉及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。

背景技术

波达方向估计在雷达、声纳和无线通信中，有很广泛的应用。

目前，在传统的波达方向估计方法中常规波束形成法的分辨率通常会受到瑞利限的限制，为了克服该问题，提出了子空间类方法，如MUSIC算法。尽管子空间类法能够突破瑞利限的限制，能够在极大的提高目标的分辨率的同时保证估计性能，但是该类方法在进行波达方向估计的过程中需要计算阵列接收信号的相关矩阵。为了准确计算相关矩阵，需要大量快拍数，因此，计算过程受到快拍数的影响极大，尤其是当快拍数较少或者接收信号相干时，阵列接收信号的相关矩阵会发生秩亏，从而严重影响子空间类算法的估计性能，甚至无法完成估计。此外，子空间类算法的估计性能受信噪比影响极大，当信噪比降低时，估计性能也会急剧下降。

进一步的，传统的波达方向估计方法在建模时，均假定目标的波达方向是一个确定的值，需要通过阵列接收信号进行估计，导致波达方向估计方法受到极大限制。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了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。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

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，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。

在本发明的一个实施例中，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°，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。

在本发明的一个实施例中，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：