[发明专利]多径效应下的多组宽带相干信号波达方向估计方法

摘要

多径效应下的宽带相干信号波达方向估计方法，利用均匀线阵接收由D组相干信号构成的K个宽带、远场相干信号，通过离散傅里叶变换将宽带相干信号分成多个窄带相干信号，每个窄带下的信号数据协方差矩阵特征分解，得到D个大特征对应的特征矢量，通过矩阵重构的方式构造D个特征矢量对应的数据矩阵，D个数据矩阵构成总的数据矩阵，通过总的数据矩阵奇异值分解得到信号子空间和噪声子空间，利用噪声子空间构造零谱，通过J个频带下的总的谱峰搜索得到到达角的估计结果，本发明方法通过离散傅里叶变换得到多个窄带相干信号，然后利用窄带信号的解相干措施进行解相干处理，本发明方法简单易于工程实现，有效解决了多组相干信号的波达方向估计难题。

主权项

1.多径效应下的宽带相干信号波达方向估计方法，其特征在于：本发明方法所用的接收阵列由M个等间隔布置于x轴的阵元构成的均匀线阵，阵元间隔分别为dx，dx≤λmin/2，λmin为入射信号的最小波长；多参数联合估计方法的步骤如下：阵列接收由D组宽带相干信号构成的K个远场信号，步骤一、利用M个标量阵元构成的均匀线阵作为接收阵列，接收K个由D组相干信号构成的宽带相干信号，阵列N次快拍数据构成接收信号数据矩阵X＝[X1，X2，…，XN]；步骤二、N次快拍数据均匀分为J段，每段有L次快拍数据，对分段数据进行离散傅里叶变换得到J个频点下的数据矩阵并计算各个频点对应的数据协方差矩阵接收信号数据矩阵X＝[X₁，X₂，…，X_N]进行离散傅里叶变换得到J个频点下的数据矩阵为J个频率点对应的数据矩阵，其中利用频率域的L次采样数据计算各个频点下的数据协方差矩阵其中步骤三、对进行特征分解，得到D个较大特征值对应的特征矢量，利用D个特征矢量构造D个数据矩阵，D个数据构成一个总的数据矩阵，该数据矩阵是满秩矩阵，从而完成解相干；对进行特征分解，得到D个较大特征值对应的D个特征矢量为e₁(f_j)，...，e_w(f_j)，...，e_D(f_j)，其中e_w(f_j)＝[e_w1(f_j)，...，e_wm(f_j)，…，e_wM(f_j)]^T，由特征矢量e_w(f_j)构造数据矩阵其中P＝M‑q+1，(q＞kw，P≥kw)，kw为第w组包含的信号个数，(·)*表示取共轭Jw是反对角矩阵，D个数据矩阵E1(fj)，...，Ew(fj)，...，ED(fj)都按照上述方式构造数据矩阵，由D个数据矩阵构成总的数据矩阵Z(fj)＝[Z1(fj)，...，Zw(fj)，...，ZD(fj)]此时的矩阵Z(fj)为满秩矩阵，完成了解相干处理；步骤四、对数据矩阵Z(f_j)进行奇异值分解，可得到频点f_j处的信号子空间U_s(f_j)和噪声子空间U_n(f_j)，利用噪声子空间U_n(f_j)构造谱函数，通过谱峰搜索得到信号到达角估计对数据矩阵Z(f_j)进行奇异值分解，得到频点f_j处的信号子空间U_s(f_j)和噪声子空间U_n(f_j)，根据噪声子空间U_n(f_j)构造频点f_j的零谱其中是频点f_j处的导向矢量，角度φ为可能的信号到达角，J个频点构成的总的零谱为在信号分布区间范围内对可能到达角φ进行一维搜索，得到的K个谱峰对应的角度值即为入射信号的DOA估计值；前述步骤中的k＝1，...，K，为信号个数序号m＝1，2，...，M，为阵元数序号l＝1，2，…，L为段的序号，j＝1，...，J为频点的序号；w＝1，...，D为相干信号组数序号，i为虚拟单位矢量。