[发明专利]一种冲击噪声环境下相干信号波达方向动态跟踪方法

摘要

本发明涉及一种冲击噪声环境下相干信号波达方向动态跟踪方法。本发明包括：获取信号采样数据；对接收到的信号数据矢量进行类归一化预处理；将均匀线阵划分为若干个子阵；将经过前后向空间平滑的接收数据矢量带入PAST算法，得到信号子空间；对信号子空间的数据使用MUSIC算法进行处理，经谱峰搜索获得目标信号波达方向；令t=t+1，得到下一块拍数对应的信号波达方向角度，直到达到最大快拍数，实现冲击噪声环境下相干信号源的DOA动态跟踪。本发明的方法采用投影子空间逼近跟踪算法，能对入射信号的信号子空间进行实时地跟踪，然后采用MUSIC方法对信号波达方向进行精测，该方法稳健性高，跟踪效果好。

主权项

1.一种冲击噪声环境下相干信号波达方向动态跟踪方法，其特征在于：（1）获取信号采样数据：X(t)＝AS(t)+N(t)，X(t)＝[x₁(t),x₂(t),...,x_L(t)]^T为快拍数为t时的L×1维接收数据矢量，A为阵列流型矩阵，S(t)为Μ×1维窄带信号矢量，N(t)为L×1维加性噪声矢量，噪声类型为复冲击噪声，A＝[a(θ₁),a(θ₂),...,a(θ_M)]，为导向矢量，θ_i为第i个信源的入射角度，v_i＝exp(-jπsin(θ_i)),i＝1,2,...,M；（2）对接收到的信号数据矢量进行类归一化预处理：z(t)为经过类归一化预处理的接收数据矢量，参数p的值由噪声的特征指数α确定；（3）将均匀线阵划分为若干个子阵：将阵元数为L的均匀线阵划分为K个子阵，每个子阵的阵元数为N，N=L-K+1，则第k个子阵的前向空间平滑的接收数据矢量为：z_fk(t)＝[z_k(t),z_k+1(t),...,z_k+N-1(t)]^T后向空间平滑的接收数据矢量为：z_bk(t)＝[z_L-k+1(t),z_L-k(t),...,z_L-k-N+2(t)]^H其中，k=1,2,…,K；（4）将经过前后向空间平滑的接收数据矢量带入PAST算法，得到信号子空间：参数y_fk(t)＝W^H(t-1)z_fk(t),y_bk(t)＝W^H(t-1)z_bk(t)，W(t)为第t个快拍时的权矩阵，更新参数：Pfk(t)=Pfk(t-1)-βPfk(t-1)yfk(t)yfkH(t)PfkH(t-1)1+βyfkH(t)Pfk(t-1)yfk(t),]]>Pbk(t)=Pbk(t-1)-βPbk(t-1)ybk(t)ybkH(t)PbkH(t-1)1+βybkH(t)Pbk(t-1)ybk(t),]]>β为遗忘系数，0＜β＜1，更新参数：gfk(t)=Pfk(t-1)yfk(t)1-β+YfkH(t)Pfk(t-1)yfk(t),]]>gbk(t)=Pbk(t-1)ybk(t)1-β+YbkH(t)Pbk(t-1)ybk(t),]]>hfk(t)=yfkH(t)PfkH(t-1),]]>由先验信息得估计误差为e_fk(t)＝z_fk(t)-W(t-1)y_fk(t)，e_bk(t)＝z_bk(t)-W(t-1)y_bk(t)，权矩阵更新为W(t)=W(t-1)+12K{Σk=1Kefk(t)gfkH(t)+Σk=1Kebk(t)gbkH(t)},]]>权矩阵W(t)即为快拍数为t时对应的信号特征矢量，由W(t)张成的空间为信号子空间，信号子空间U_S(t)＝orth[W(t)]；（5）对信号子空间的数据使用MUSIC算法进行处理，经谱峰搜索获得目标信号波达方向：信号子空间的MUSIC谱函数：其中，I为单位阵，对MUSIC谱峰值进行搜索，得到入射信号的波达方向角度；（6）令t=t+1，将下一块拍数的数据矢量带入步骤（1）中，得到下一块拍数对应的信号波达方向角度，直到达到最大快拍数，实现冲击噪声环境下相干信号源的DOA动态跟踪。