[发明专利]空间多普勒域中的稀疏DOA估计算法

摘要

本发明涉及一种空间多普勒域中的稀疏DOA估计算法，包括以下步骤(1)CS架构下的稀疏DOA估计算法；(2)信号强度ym扩展至稀疏角域和稀疏多普勒域；(3)在多普勒域的稀疏DOA估计算法。在压缩感知理论基础上，本发明对空间角域和多普勒域下的DOA估计进行了详细的分析和仿真，探讨了多路天线频谱感知的相关性能。在多普勒频域范围内对稀疏DOA进行估计，相比于以往在时间域内的估计结果使分辨率大大提高，且需要的信号元素也有所减少。

主权项

空间多普勒域中的稀疏DOA估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、CS架构下的稀疏DOA估计算法，(1)存在L个电磁平面波，其中，l＝1,...L，表示未知信号方向θl的个数，表示投影方向；(2)对于相同频率的窄带信号，其来波信号到达天线阵列后的信号强度m为天线阵元数，xm是天线阵元在x轴的位置，f是天线阵元的有效长度，nm是第m个天线上均值为零的加性高斯噪声样本；上式可变为y＝A(θ)s+n，其中y＝[y1,y2,...,yM]T∈CM×1，θ＝[θ1,θ2,...,θL]，A(θ)＝[a(θ1),a(θ2),...,a(θL)]是M×L维的阵列流型矢量，s＝[W1,W2,...,WL]T∈CL×1，n＝[n1,n2,...,nM]T∈CM×1，展开可表示为步骤二、将步骤一所述的信号强度ym扩展至稀疏角域和稀疏多普勒域，(1)将y＝A(θ)s+n进行傅里叶变换，得到yf＝Asf+nf，此时sf和yf是稀疏的；(2)对于K个非零信号，用ζ表示信号sf中每一行未知参数所对应的确定性功率值或能量值，得到DOA的估计进程如下：a)令L＝k＝1；b)当ζn≠0，并且θL＝θk时，L＝L+1；c)若k＜K，同时返回至步骤b)；否则退出DOA的计算过程；(3)取信号yf的块状信号，从每个行块中恢复出需要的稀疏信号，其中非零信号即所需要的DOA估计值；步骤三、稀疏DOA估计算法设计，(1)对于来自远场的K个窄带信号，接收机处的信号s＝[W1,W2,...,WL]T为稀疏矩阵，n＝[n1,n2,...,nM]T为噪声矩阵，由于信号s中只有K行元素是不为零的，y＝As+n＝[y(t1),...,y(tM)]即通过搜寻y的联合稀疏来表示信号s的MMV问题；(2)MMV问题的目标函数为其中当p＝2,q＝0，可写为(3)定义可得：在有噪环境下，无噪声时，可得其中联合行稀疏矩阵为因此进一步转化为