[发明专利]一种用于提高精度的目标波达方向估计方法

说明书

本发明公开了一种用于提高精度的目标波达方向估计方法，其主要思路为：确定均匀直线阵列，建立均匀直线阵列接收设定范围内L个不同角度方向信号的数学模型，L1；初始化：令k表示第k次迭代，k∈[1,K]，k的初始值为1，K表示L个不同角度方向中存在的真实信源总个数，K＜＜L；迭代总次数与真实信源总个数相等且一一对应；计算第k次迭代后包含个待估计真实信源的角度方向集合，然后依次得到第k次迭代后包含个待估计真实信源的新角度方向集合、第k次迭代后最优投影系数和第k个真实信源的角度方向估计令k的值加1，直到k＝K，进而得到K个真实信源的角度方向估计集合并将K个真实信源的角度方向估计集合作为一种用于提高精度的目标波达方向估计结果。

技术领域

本发明属于阵列信号处理领域，特别涉及一种用于提高精度的目标波达方向估计方法，适用于解决单快拍环境下提高目标波达方向DOA估计算法精度的问题。

背景技术

阵列信号处理是近几十年发展起来的一种信号处理技术，其目的是通过对传感器阵列接收信号的处理来获取信号的参数，如波达方向、频率等；信号的波达方向DOA估计是阵列信号处理的一个重要研究内容，其应用涉及到通信、雷达、声纳、地震勘探等领域。

20世纪70年代末开始，Schmidt等人提出的多重信号分类(MUSIC)算法实现了向现代超分辨率测向技术的飞跃，极大地提高了阵列天线的分辨能力，突破了传统空间谱估计算法中孔径对波达方向的瑞利限制，促进了子空间类算法的兴起；另一个具有代表性的特征子空间算法是旋转不变子空间(ESPRIT)算法，该方法利用各个子空间的旋转不变性来求解波达方向，并且不用进行谱峰搜索，克服了MUSIC算法计算量巨大的问题。实际工程环境中，由于存在大量相干信号源，特别是当信号相关性很强时，目标的方位矢量张成的子空间与根据阵列协方差矩阵求得的信号子空间不完全一致，方位矢量张成的子空间与噪声子空间不再正交，从而导致MUSIC等基于子空间正交的超分辨算法性能下降。因此后来出现了许多针对相干信号源的处理方法。其中，最大似然(ML)算法和加权子空间拟合(WSF)算法是二十世纪后期出现的子空间拟合类算法的代表。相比于子空间分解类算法，这类算法的缺点是运算量比较大，但是当信噪比很低而且样本数很少时，性能明显好过子空间分解类算法。

近几年，Donoho、Candes等人提出压缩感知(CS)理论，M.Cetin和D.Malioutov等人已经将压缩感知的思想即稀疏思想应用于空间DOA估计，在很大程度上提高了测向的实时性；压缩感知是利用信号的稀疏性通过以尽量少的采样脉冲对信号进行采样，并在接收端根据压缩矩阵(CSM)、稀疏基(CB)使用匹配追踪(MP)、正交匹配追踪(OMP)、基追踪(BP)或正交最小二乘(OLS)等算法重构原信号。

近些年来，空间波达方向DOA估计技术已经开始从估计算法的理论研究向研制准实时的工程样机系统转移；特别是随着集成电路技术的高速发展，高速数字信号处理器不断出现，为空间DOA估计准实时运算工程样机的实现提供了硬件基础；而传统的基于子空间波达方向DOA估计算法在低信噪比、单快拍数据或者信源相距较近时估计性能不佳，不能在非理想环境下更精确、高效地实现波达方向DOA估计。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种用于提高精度的目标波达方向估计方法，该种用于提高精度的目标波达方向估计方法通过将ESPRIT算法嵌入到稀疏信号重构OLS算法的框架中，融合了二者在不同信噪比下的优势，提高了估计波达方向DOA的精度。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种用于提高精度的目标波达方向估计方法，包括以下步骤：

步骤1，确定均匀直线阵列，建立均匀直线阵列接收设定范围内L个不同角度方向信号的数学模型，L1；

初始化：令k表示第k次迭代，k∈[1,K]，k的初始值为1，K表示L个不同角度方向中存在的真实信源总个数，K＜＜L；迭代总次数与真实信源总个数相等且一一对应；