[发明专利]高分辨力的圆信号与非圆信号混合入射DOA估计方法

摘要

本发明公开了一种高分辨力的圆信号与非圆信号混合入射DOA估计方法，针对非圆信号与圆信号同时入射的情形，建立了空间入射信号中同时存在圆信号与非圆信号的阵列接收数据模型，并利用信号的非圆特性将入射信号分开进行估计，优先估计混合入射信号中的一般非圆率信号；然后利用已估计量对入射信号进行去干扰处理，并对圆信号的DOA做出估计；最后对最大非圆率信号的DOA做出估计；该方法减少了混合入射信号中各类信号之间的相互干扰，提高了对信号DOA估计的分辨能力。

主权项

1.一种高分辨力的圆信号与非圆信号混合入射DOA估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：针对q个远场均匀横电磁波入射到M个阵元的阵列的情形，设其中最大非圆率信号有q1个、一般非圆率信号有q2个、圆信号有q3个，建立阵列接收数据模型X(t)＝AS(t)+N(t)；其中：A＝[a1 a2 … aq]是天线阵列的空域导向矢量矩阵；第i个信号的导向矢量；上角标T表示矩阵的转置；φmi是第m个阵元相对于参考点的滞后相位；S(t)＝[s1(t) s2(t) … sq(t)]T是入射信号矢量；N(t)＝[n₁(t) n₂(t) … n_M(t)]^T是加性白噪声矢量，设功率为步骤二：分别计算X(t)的协方差矩阵R＝E[X(t)XH(t)]和伪协方差矩阵R'＝E[X(t)XT(t)]，上角标H表示矩阵的共轭转置，E[·]表示随机变量的期望；步骤三：对扩展协方差矩阵进行特征分解其中U_N为2M×(2M‑q)维噪声子空间矩阵，将U_N写为M×(2M‑q)维分块矩阵其中U_N1、U_N2均是M×(2M‑q)维矩阵，上标*表示矩阵的共轭；步骤四：伪协方差矩阵R'进行奇异值分解其中Q₁,Q₂分别是R′的左、右奇异特征矩阵，Λ是R′的奇异值矩阵，Λ_S是q₁+q₂个非零奇异值所构成的对角阵；与Λ_S维数相对应地，将Q₁写为分块矩阵Q_S1和Q_N1，将Q₂写为分块矩阵Q_S2和Q_N2；构造非圆信号谱函数得到最大非圆率信号和一般非圆率信号的DOA初步估计下角标nc表示所有非圆信号；步骤五：构造矩阵W＝[Q_N1 U_N1]，并进行奇异值分解其中W₁,W₂分别是W的左、右奇异特征矩阵，Λ_w是W的奇异值矩阵；根据Λ_w中非零奇异值个数将左奇异特征矩阵W₁写为分块矩阵W₁＝[W₁₁ W₁₂]；步骤六：构建对一般非圆率信号的DOA估计谱函数得到q₂个估计量并替换掉步骤四中对一般非圆率信号的初步估计结果，构造出非圆信号导向矩阵的估计其中下角标ncm表示最大非圆率信号，ncn表示一般非圆率信号；步骤七：将矩阵写为分块矩阵R₁为q₁×q₁维方阵，R₄为q₂×q₂维方阵，其中上角标表示矩阵的Moore‑Penrose逆，有步骤八：若通过调制方式识别方法，获取一般非圆率信号的非圆率矩阵为则得到一般非圆率信号的协方差矩阵的估计和伪协方差矩阵的估计其中(·)_ii表示矩阵的第i行、第i列上的对角线元素，||·||表示对元素取模值；步骤九：构造一般非圆率信号的扩展协方差矩阵的估计并定义差矩阵步骤十：对进行特征分解并将写为分块矩阵其中均为M×(2M‑q₁‑q₃)维矩阵；构造圆信号的DOA估计谱函数得到圆信号的DOA参数估计；步骤十一：利用步骤四中的矩阵Q_N1和步骤十中的矩阵构造最大非圆率信号的DOA估计谱函数得到最大非圆率信号的DOA参数估计。