[发明专利]冲击噪声环境下的量子瞭望非圆测向方法

说明书

本发明提供一种冲击噪声环境下的量子瞭望非圆测向方法，包括：建立阵列接收非圆信号的数学模型，构建低阶实值加权协方差矩阵，利用低阶实值加权协方差矩阵构造极大似然测向方程；初始化量子瞭望群体和量子信仰空间，计算量子瞭望群体中量子位置的适应度并获得整个量子瞭望群体的最优量子位置；更新量子规范知识，根据瞭望机制进行量子形势知识空间更新；使用模拟量子旋转门通过量子信仰空间和量子瞭望机制实现量子个体的寻优搜索过程；判断是否达到最大迭代次数G，若未达到，令g＝g+1，返回步骤三；否则终止迭代循环，将最后一代中的最优量子位置的映射态作为测向结果输出。本发明在低快拍、冲击噪声环境下具有鲁棒性，突破现有非圆测向方法的局限性。

技术领域

本发明涉及一种冲击噪声环境下的量子瞭望非圆测向方法，属于阵列信号处理领域。

背景技术

通信系统中大量使用的二相相移键控，调幅等信号属于非圆信号，对非圆信号的测向是阵列信号处理领域中的一项重要技术，广泛应用于通信、导航和电子对抗等领域。在实际应用中，雷达及无线通信系统面临着越来越复杂的电磁环境，这对其接收机的信号处理能力提出了更高的要求，所以研究在低快拍数、冲击噪声干扰环境下相干源非圆信号测向方法具有重要的意义和价值。

非圆信号的测向方法利用了非圆信号的旋转不变性，但经典的测向方法都是针对圆信号的。经典测向方法用于非圆信号测向时，包含在信号中的信息未得到充分的利用，并且在冲击噪声的环境下已有的典型非圆测向算法性能恶化严重，甚至失效，将现有的抗冲击方法与测向方法相结合并不能有效地解决恶劣噪声环境下非圆信号的测向问题，所以需设计在低快拍数、冲击噪声环境下具有鲁棒性的高性能测向方法。

使用极大似然原理进行非圆信号测向，可以获得理论上的优异性能，且可以分辨相干信源，但是需要对多维非线性优化问题进行全局最值搜索，如何快速高精度得到搜索结果是极大似然测向方法应用的瓶颈问题，使用智能优化算法对其求解是一种具有潜力的解决方案，但现有的智能优化算法应用于非圆测向这个复杂工程问题时有较多缺陷，如收敛速度慢、易陷入局部极值等，因此需要针对具体的工程问题设计新的高效求解方法。

通过对现有技术文件的检索发现,何劲等在《电子与信息学报》(2006(05):875-878)上发表的“基于Screened Ratio原理的冲击噪声环境下DOA估计算法”中重构了阵列信号的相关矩阵,并利用MUSIC算法实现测向，可以抑制冲击噪声，但无法分辨相干信源且测向结果存在量化误差；Charge P等在《Signal Processing》(2001,81(6):1765-1770),上发表的“A noncircular sources direction finding metthod using polynomia rooting[J]”中利用共轭扩展MUSIC(CE-MUSIC)算法，是针对非圆信号提出的，在可测向信号数、分辨力和测角精度方面相比于MUSIC算法均有所提高，但是CE-MUSIC算法不能对相干信号源进行测向。

已有文献的检索结果表明，现有的非圆信号测向方法适用范围较窄，计算复杂度高，缺少一种能在低快拍数、冲击噪声干扰环境下的快速准确的鲁棒测向方法，因此设计新的低阶矩进而提出一种新的极大似然测向方法，其具体是设计低阶实值加权协方差矩阵极大似然测向方法，并通过量子瞭望机制快速得到可扩展非圆信号阵列孔径的非圆测向结果，解决现有的测向方法在低快拍数和冲击噪声背景下精度低且无法快速得到相干和非相干测向结果的技术难题。

发明内容

针对现有非圆测向方法的缺点和不足，本发明在冲击噪声下设计了一种新的非圆测向方法，通过设计一种新的低阶相关矩并进行极大似然方程设计，所设计的方法在低快拍、冲击噪声环境下具有鲁棒性，突破现有非圆测向方法的局限性。

本发明的目的是这样实现的：步骤如下：

步骤一：建立冲击噪声下的阵列接收非圆信号的数学模型，构建低阶实值加权协方差矩阵，利用低阶实值加权协方差矩阵构造极大似然测向方程；