本发明专利技术公开了一种基于信源数估计的栅格偏移优化目标到达角估计方法，主要解决现有技术在信源数未知、小样本和相干源情况下到达角估计性能降低的问题。其实现过程为：利用阵元去噪对接收数据进行去噪处理获得数据观测矢量；对计算获得的恢复矢量求峰值进而估计信源数和第一次目标到达角；计算当前峰值和当前代价函数；通过计算并比较左移代价函数值和右移代价函数值来更新当前栅格参数；直到可调栅格步长满足栅格精度且动态信源数大于所估计的信源数时停止角度估计，获得第二次目标到达角估计矢量。本发明专利技术实现了在信源数未知、小样本和相干源情况下获得高精度稀疏多目标的到达角估计。
【技术实现步骤摘要】
【技术保护点】
一种基于信源数估计的栅格偏移优化目标到达角估计方法，包括如下步骤：(1)接收小样本回波数据：利用多路数据采集器获取天线阵列所接收到的小样本回波数据；(2)阵元去噪：按照下式，对天线阵列所接收到的小样本回波数据进行阵元去噪，得到数据观测矢量：b=1QΣq=1Qx(tq)x1*(tq)]]>其中，b表示N×1维的数据观测矢量，N表示天线阵列中的阵元个数，Q表示采样快拍数，q表示采样序号，x(tq)表示tq时刻天线阵列所接收到的N×1维小样本回波数据，x1(tq)表示tq时刻天线阵列中第一个天线阵元所接收到的小样本回波数据，*表示共轭操作；(3)计算粗栅格字典：(3a)按照下式，计算导向矢量：a(θi)=1ej2π(d2-d1)sinθiλej2π(d3-d1)sinθiλ...ej2π(dn-d1)sinθiλ...ej2π(dN-d1)sinθiλT]]>其中，a(θi)表示搜索角度θi处的N×1维导向矢量，N表示天线阵列中的阵元个数，θi∈Θ，∈表示属于符号，Θ表示角度搜索范围，i表示搜索角度θi在角度搜索范围Θ中的序号，e表示以自然常数为底的指数操作，j表示虚数单位，λ表示天线阵列的工作波长，dn表示天线阵列中第n个天线阵元的坐标值，n＝1,2,…,N，T表示转置操作；(3b)按照下式，计算粗栅格字典：A＝[a(θ1) a(θ2) … a(θi) … a(θL)]其中，A表示N×L维的粗栅格字典，N表示天线阵列中的阵元个数，L表示总的粗栅格个数，a(θi)表示搜索角度θi处的N×1维导向矢量；(4)计算初始恢复矢量：(4a)按照下式，计算粗栅格字典A的右逆矩阵：Pa＝AH(A·AH)‑1其中，Pa表示粗栅格字典A的右逆矩阵，A表示粗栅格字典，H表示共轭转置操作，‑1表示求逆操作；(4b)按照下式，计算粗栅格字典A的正交投影矩阵：P＝I‑PaA其中，P表示粗栅格字典A的正交投影矩阵，I表示单位矩阵，Pa表示粗栅格字典A的右逆矩阵，A表示粗栅格字典；(4c)按照下式，计算初始恢复矢量：r~0=Pa·b]]>其中，表示初始恢复矢量，Pa表示粗栅格字典A的右逆矩阵，b表示数据观测矢量；(5)估计信源数：(5a)将动态信源数初始化为1；(5b)按照下式，对第k次内循环中的恢复矢量进行排序操作：[r~l,T]=sort(|r~k|,′descend′)]]>其中，表示恢复矢量取模值后按降序重排的矢量，l表示外循环次数，k表示内循环次数，T表示排序操作后记录中每一个元素在恢复矢量中对应元素的下标组成的索引指标集，|·|表示取模值操作，sort(|·|,'descend')表示降序排列操作；(5c)按照下式，计算第k+1次内循环中的恢复矢量：r~k+1=r~k+P(uk-r~k)]]>其中，表示第k+1次内循环中的恢复矢量，表示第k次内循环中的恢复矢量，uk表示第k次内循环中的中间辅助矢量，P表示粗栅格字典A的正交投影矩阵；(5d)按照下式，计算内循环相对误差值：H2=||r~k+1-r~k||2||r~k||2]]>其中，H2表示内循环相对误差值，和分别表示内循环次数为k+1和k时的恢复矢量，||·||2表示取2范数操作；(5e)判断内循环相对误差值H2是否大于10‑3，若是，则执行步骤(5b)，否则，执行步骤(5f)；(5f)将第l次外循环中的动态信源数加1，用加1后的动态信源数作为下一次外循环中的动态信源数；(5g)按照下式，计算失配相对误差：γl+1=||Auk-b||2||b||2]]>其中，γl+1表示第l+1次外循环中的失配相对误差，l表示外循环次数，A表示粗栅格字典，uk表示第k次内循环中的中间辅助矢量，b表示数据观测矢量，||·||2表示取2范数操作；(5h)按照下式，计算外循环相对误差值：H1＝|γl+1‑γl|其中，H1表示外循环相对误差值，γl+1和γl分别表示外循环次数为l+1和l时的失配相对误差，|·|表示取模值操作；(5i)判断外循环相对误差值H1是否大于0.05，若是，则执行步骤(5b)，否则，执行步骤(5j)；(5j)将外循环结束时的动态信源数值作为信源数的估计值；(6)第一次估计目标到达角：(6a)按照下式，寻找峰值位置矢量：[pV,pI]=findpeaks(|r~|,′descend′)]]>其中，pV表示恢复矢量取模值后按降序重排的峰值矢量，pI表示恢复矢量元素取模值降序重排后，恢复矢量原下标值经过重新排列得到的峰值位置矢量，fin...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曾操，杨美娟，李世东，朱圣棋，廖桂生，胡明明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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