[发明专利]基于Khatri-Rao子空间的目标波达角估计方法

摘要

本发明属于目标波达角估计技术领域，特别涉及基于Khatri-Rao子空间的目标波达角估计方法。其具体步骤为：首先建立信号模型，然后对接收信号求协方差，并对协方差应用Khatri-Rao子空间的知识改进，然后消去噪声协方差部分，再对其进行奇异值分解，最后构造求根系数并对其求根，最终得出DOA估计。实验证明，在非均匀线阵的情况下，本发明可以比较精确的估计信源空间方向，而且可以增加最大估计信源个数，且可以减去计算负担。

主权项

基于Khatri‑Rao子空间的目标波达角估计方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，利用雷达发射信号，利用雷达信号接收阵列接收回波信号；雷达信号接收阵列为由N个阵元组成的非均匀线性阵列，用r_j表示所述非均匀线性阵列第j+1阵元与第1个阵元之间的距离，j＝0,1…,N‑1；r_j为λ/2的整数倍，其中λ为雷达发射信号的波长； 步骤2，得出所述非均匀线性阵列接收的第m帧回波信号的估计协方差矩阵m＝1,2,...M，M表示所述非均匀线性阵列接收的回波信号的帧数；得出经矢量运算处理后的回波信号的协方差矩阵Y，其中，vec(·)为列矢量化运算符；步骤3，设置投影矩阵I_M为M维的单位矩阵，上标T表示矩阵或向量的转置；1_M为M×1维的列向量，1_M中的每个元素为1；步骤4，对矩阵进行奇异值分解，其中，U为N²×N²维的酉矩阵，Σ为N²×M维的矩阵，V^*为M×M维的酉矩阵；利用矩阵U的前p列组成信号子空间U_s，利用矩阵U的后N²‑p列组成噪声子空间U_n；p为雷达信号接收阵列接收的回波信号中目标信号的个数；步骤5，构造N个逻辑矩阵G₀,G₁,...,G_j,...,G_N‑1，j＝0,1,2...N‑1；其中，G₀＝[g₀,g₁,…g_j,…g_N‑1]^T，上标T表示矩阵或向量的转置，g_j为(2J+1)行的列矢量，J为雷达信号接收阵列的孔径，g_j中第J+1+2r_j/λ个元素为1，其余元素为0；当j≠N‑2时，G_j+1＝＜＜(G_j,d_j)，＜＜(G_j,d_j)表示矩阵G_j循环向左移动d_j列得出的新矩阵，d_j＝2(r_j+1‑r_j)/λ； 将所述N个逻辑矩阵组合成矩阵G， 步骤6，构造矩阵W，上标H表示矩阵的共轭转置；根据矩阵W构造噪声子空间系数矢量c_n，c_n为(4J+1)×1维的矢量；根据所述非均匀线性阵列的阵元位置构造阵元方位系数矢量c_p，c_p为(4J+1)×1维的矢量；得出4J+1个求根系数，令l＝1,2,...,4J+1，则第l个求根系数c(l)为：c(l)＝c_n(l)c_p(l)，c_n(l)表示噪声子空间系数矢量c_n的第l个元素，c_p(l)表示阵元方位系数矢量c_p的第l个元素；步骤7，构造多项式f(z)：令f(z)＝0，得出关于z的方程，求解所述关于z的方程；将求解出的所有z的解中绝对值超过设定阈值的解保留，对于保留的任一个z的解，根据以下方程得出对应的目标信号的波达角θ：d＝λ/2。