[发明专利]超分辨多音检测估计方法及装置

说明书

本发明公开了一种超分辨多音检测估计方法及装置，所述方法包括：基于连续均匀采样的复矢量，得到所述复矢量的协方差矩阵；所述复矢量包括多个点频信号；根据所述复矢量的协方差矩阵，计算AR系数；基于所述AR系数，采用MVDR方法，得到多个信号的幅度；从所述多个信号的幅度中，检测出满足幅度门限要求的信号。本发明通过基于参数化谱估计的超分辨信号检测和估计处理的优化设计，在确保处理性能的前提下降低设计复杂度和软件硬件资源需求，使超分辨信号检测和估计能够工程实现，具有很强实用价值。

技术领域

本发明涉及信号检测技术领域，特别是一种超分辨多音检测估计方法及装置。

背景技术

点频信号检测和估计是具有广泛应用的通用技术，在通信、雷达、声纳导航等多种应用领域中具有同一等效的数学模型，如脉冲多普勒雷达目标检测和测速，空域均匀线阵阵列到达角估计等。

对于点频信号的检测和参数估计，其难点是当多个独立信号同时存在时，受限于观测孔径，频率相互接近的信号之间难以分辨。非参数估计技术中确定的常规分辨即瑞利分辨间隔。针对多音信号这类线谱参数估计，参数化谱估计方法可以获得超越常规分辨的处理性能。

现有技术中，一类是非参数化谱估计(参见非专利文献1)，该类技术分辨性能不能超过瑞利分辨，主要应用于分辨要求不高的情况中，并且通常还会采取多种改进措施以降低分辨率为代价改善估计性能。

现有技术中另一类为参数化谱估计技术(参见非专利文献1)，如AR参数估计方法、MUSIC方法、ESPRIT方法等。由于对信号的频谱进行了线谱假设，参数化估计能够更好处理多音信号，得到频率的更准确估计。但参数化方法计算的伪谱存在难以准确估计信号幅度的问题，严重限制了其信号的检测性能。同时这类处理方法中含有矩阵特征分解以及频率采样搜索等复杂的运算和繁重的处理，极大增加了工程实现难度。

引用列表

非专利文献1：何子述、夏威，现代数字信号处理及其应用，清华大学出版社。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种超分辨多音检测估计方法及装置，解决超分辨信号检测和估计难以工程实现的问题。

本发明公开了一种超分辨多音信号检测估计方法，包括以下步骤：

步骤1：对多音信号进行连续均匀采样，得到复矢量；其中，所述多音信号由多个点频信号混合构成；

步骤2：根据所述复矢量的协方差矩阵，计算AR系数；

步骤3：基于所述AR系数，采用MVDR方法，得到多个信号的幅度；

步骤4：从所述多个信号的幅度中，检测出满足幅度门限要求的信号。

进一步地，所述复矢量含有加性独立复高斯噪声；所述满足幅度门限要求的信号即为所述多音信号中的点频信号。

进一步地，所述步骤1包括：

在孔径受限和点频信号数量极少条件下，将对所述多音信号进行连续均匀采样，构成一个复矢量；

所述复矢量的协方差矩阵的获取过程为：

采用前后向方法，用所述复矢量估计出信号协方差矩阵。

进一步地，所述采用前后向方法，用所述复矢量估计出信号协方差矩阵，包括：

将复矢量表示为X＝[x₁，x₂，...，x_N]^T，前向矩阵为：

其中，A_f为前向矩阵，x_i为复矢量的第i个元素，为x_i的共轭，N为复矢量的元素个数；