[发明专利]一种脉冲噪声背景下的零陷阵波达方位估计方法

说明书

本发明提供一种脉冲噪声背景下的零陷阵波达方位估计方法，属于水声信号处理领域。本发明利用lncosh代价函数的理论，加入自适应调节参数的思想，实现了在高斯噪声和脉冲噪声环境下均能对目标进行准确方位估计的目的。与目前存在的同类型方位估计方法相比，其适用范围更广，估计精度更高且稳健性更强。

技术领域

本发明涉及一种脉冲噪声背景下的零陷阵波达方位估计方法，属于声呐信号处理领域。

背景技术

波达方位估计是阵列信号处理中的重要研究方向，在水下探测中发挥着重要作用，传统的子空间类方位估计方法如MUSIC和ESPRIT方法等能获得高分辨率的方位估计结果，但计算复杂度高，且需要信源数目的先验信息。近年来，在自适应零陷阵列的基础上，利用自小二乘法得到的LMS和变步长LMS(VSS-LMS)减少了先验信息的要求，降低了复杂度，但该类方法对背景噪声的假设为加性高斯白噪声，然而真实海洋环境中分布着丰富的脉冲噪声，这些脉冲噪声可能来自于磷虾，冰盖挤压破裂，声呐发射人工信号等，使得该类方法在方位估计上性能下降严重。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种脉冲噪声背景下的零陷阵波达方位估计方法。

本发明的目的是这样实现的：步骤如下：

步骤一：搭建自适应零陷阵列，各个阵元模块接收到入射信号；

步骤二：参数初始化；设置t＝1，初始化P,x,x₀,w,a，e,μ和p，P为估计得到的方位谱，x为零陷阵辅助阵元接收信号，x₀为零陷阵参考阵元接收信号，为零陷阵列权向量，w为零陷阵辅助阵列权向量，a为阵列扫描向量，e为脉冲噪声下信号估计误差，μ为估计权向量的步长，p为估计方位谱的调节因子；

步骤三：迭代计算，根据权迭代函数进行更新，包括：

更新e：

e^(t)＝x₀^(t)-w^H(t)x^(t)

更新w：

w^(t+1)＝w^(t)+μtanh(pe^(t))x^(t)

令t＝t+1，若t＝T，则输出w^(t+1)，否则继续迭代；

步骤四：方位谱估计，根据方位谱函数进行计算：

步骤五：输出方位估计结果P。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.估计权向量的调节因子p可自适应调整为：

其中，γ是常系数，取值范围为γ＞0。

2.估计权向量的步长μ可自适应调整为：

其中，α是正则化参数，取值范围为0＜α＜1/2；β是常系数，取值范围为0＜β＜2/3；为跟信号估计误差有关的量，为信号估计功率，μ_max为保证收敛的步长上限，三者分别被定义为：

其中，是瞬时lncosh函数误差绝对值的累积量，κ是缩放因子，其取值范围为0＜κ＜1。