[发明专利]一种基于修正字典的网格外目标波达方向估计方法

摘要

本发明属于阵列信号处理领域，涉及一种基于修正字典的网格外目标波达方向估计方法，用以克服基于稀疏重构的DOA估计方法中字典不匹配导致的性能下降问题；首先对空间区域的角度进行网格划分，得到初始字典并修正，利用该修正字典构造出初步的稀疏表达模型；用SOMP方法求解初步构造的稀疏表达模型，得到初步的来波估计方向，然后在初步的来波方向附近以重新进行网格划分，得到新的字典以及新的稀疏表达模型，再次用SOMP方法求解更新的稀疏表达模型，得到新的信号来波估计方向；最后利用MUSIC方法在每个信号来波估计方向指定区域内搜索谱峰得到最终估计的信号来波方向。本发明与现有的基于泰勒展开的方法相比提高了对来波方向估计的精确度。

主权项

一种基于修正字典的网格外目标波达方向估计方法，包括以下步骤：(1)对空间区域的角度进行划分，得到初始字典，并利用修正矩阵对初始字典进行修正；(2)利用同时正交匹配追踪方法得到第一次信号来波方向的估计，然后在第一次估计的信号来波方向指定区域内重新划分网格，得到新的字典并再次修正；(3)再次利用SOMP方法得到新的信号来波方向的估计；(4)利用子空间的多重信号分类方法在每一个最新估计出来的来波方向指定区域内搜索最大谱峰，得到最终的信号来波方向的估计；具体步骤为：步骤1、K个远场窄带信号入射到由M个阵元组成的均匀线性阵列上，其中阵元间距为半波长，将第一个阵元设为参考阵元，将M个阵元接收到的信号排成一个列矢量，可得：y(t)=A(θ~)s~(t)+n(t),t=01...T]]>其中，y(t)＝[y1(t) … yM(t)]T，n(t)为高斯白噪声,dk为第k个阵元的位置,T为快拍次数；步骤2、对空间区域的角度进行划分N为网格划分个数且N＞＞K，得到字典A(Φ1)；然后利用矩阵B(Φ1)对字典进行修正：D(Φ1)＝A(Φ1)⊙B(Φ1)其中⊙为哈达玛(Hadamard)积；基于修正字典的稀疏模型表达为：y(t)＝D(Φ1)s(t)+n(t),t＝0,1,…T.即将估计信号来波方向的问题转化为求解如下优化问题：minS||Y-D(Φ1)S||Fs.t.||S||2,1=K.]]>步骤3、利用SOMP方法对步骤2中优化问题进行求解，得到初步的信号来波方向的估计：{θ^11,θ^21,...,θ^K1}]]>然后在初步估计的每个信号来波方向区域内以间隔τ对该区域进行划分，得到新的网格以及更新的稀疏表达模型：y(t)＝D(Φ2)s(t)+n(t),t＝0,1,…,T同样将估计信号来波方向的问题转化为求解优化问题：minS||Y-D(Φ2)S||Fs.t.||S||2,1=K.]]>步骤4、利用SOMP方法再次对步骤3中优化问题进行求解，得到信号来波方向的估计{θ^12,θ^22,...,θ^K2}]]>步骤5、利用MUSIC方法在每一个最新估计出来的来波方向区域内搜索最大谱峰，各最大谱峰所对应的角度即为最终的信号波达方向的估计：{θ^1,θ^2,...,θ^K}.]]>