[发明专利]一种非均匀噪声背景下的信号波达方向估计方法

说明书

本发明公开了一种非均匀噪声背景下的信号波达方向估计方法，所述方法包括：根据预设信号模型，表示天线阵列获取到的接收信号；对接收信号中的非均匀噪声执行消除操作，以得到目标协方差矩阵；基于所述目标协方差矩阵，估计所述接收信号的波达方向。本发明能够适用于对相干信号和/或不相关信号进行波达方向估计，还能够在非均匀噪声场景下进行信号波达方向估计。

技术领域

本发明属于信号处理领域，具体涉及一种非均匀噪声背景下的信号波达方向估计方法。

背景技术

波达方向(direction-of-arrival，DOA)表示信号到达接收端的天线阵列时的方向角，接收端可以根据信号的波达方向，估计发送信号的发送端的位置。在实际应用中，如雷达、声纳、通信等领域，通常会因为信号之间存在的相干性，导致信号协方差的秩发生不足，从而导致信号的识别率下降，即，估计波达方向的性能降低，甚至无法估计波达方向。

现有技术中为了估计波达方向，通常采用的方案如：利用范数惩罚和奇异值分解，或，建立一种用于源定位的阵列协方差向量。但是，上述方案仅适用于均匀噪声的场景。

在实际应用中，由于传感器响应的不均匀性，自然会产生不均匀噪声，因此，现有技术中的上述方案无法在非均匀噪声的场景下，估计波达方向。

另外，现有技术中的方案也无法适用于对相干信号和/或不相关信号进行波达方向的估计工作。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种非均匀噪声背景下的信号波达方向估计方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种非均匀噪声背景下的信号波达方向估计方法，所述方法包括：步骤1，根据预设信号模型，表示天线阵列获取到的接收信号；步骤2，对接收信号中的非均匀噪声执行消除操作，以得到目标协方差矩阵；步骤3，基于所述目标协方差矩阵，估计所述接收信号的波达方向。

在本发明的一个实施例中，设定天线阵列中包括M个阵元，所述步骤1，包括：将天线阵列在时间t处获取到的接收信号x(t)表示为：

其中，表示L个输入信号，表示输入信号作用到M个阵元组成的一维对称等距线阵的角度，表示输入信号波形矢量，表示流型矩阵，表示M维输入信号的导向矢量，表示非均匀噪声；β_m＝2πd_msin(θ_l)/λ表示第l个输入信号的波达方向；d_m和λ分别表示第m个阵元与第1个阵元的间距和波长。

在本发明的一个实施例中，所述步骤2，包括：步骤2a，根据最小二乘准则，获取输入信号波形矢量s(t)的最小二乘估计表示为：其中，A⁺是A的广义逆，A⁺＝A^H(AA^H)^-1；步骤2b，获取接收信号的协方差矩阵并对所述接收信号的协方差矩阵执行矢量化操作；步骤2c，在接收信号的协方差矩阵中执行非均匀噪声消除操作，以得到目标协方差矩阵y。

本发明的有益效果：

本发明能够适用于对相干信号和/或不相关信号进行波达方向估计，还能够在非均匀噪声场景下进行信号波达方向估计。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种非均匀噪声背景下的信号波达方向估计方法流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种非均匀噪声背景下的信号波达方向估计的仿真示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种非均匀噪声背景下的信号波达方向估计的仿真示意图。

具体实施方式