通带响应误差加权阻带响应约束空域矩阵滤波器设计方法技术

本发明专利技术属于阵列信号处理技术领域，涉及到传感器阵列的数据处理，特别涉及到通带响应误差加权阻带零响应约束空域矩阵滤波器设计方法。其特征是通过对最优空域矩阵滤波器权值参数迭代的方式，获得恒定的通带响应误差，且阻带响应满足设定的约束。加权系数矩阵是由矩阵滤波器通带响应误差的包络获得。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于阵列信号处理
，涉及到传感器阵列的数据处理，特别涉及到空域矩阵滤波器设计方法。
技术介绍
本专利受国家自然科学基金项目“空域矩阵滤波技术及其在水声信号处理中的应用研究”资助，项目编号No.11374001。空域矩阵滤波器在阵列数据用于目标方位估计之前做阵元域数据处理。设针对频率ω设计的空域矩阵滤波器为H(ω)，利用目标方位估计和匹配场定位信源入射到阵列的数学模型，做数据滤波处理。阵列接收远场平面波，接收阵列数据为方向向量与信源乘积，并叠加环境噪声n(t,ω)：x(t,ω)＝A(τ,ω)s(t,ω)+n(t,ω)其中，A(τ,ω)为延时向量，s(t,ω)为源信号，n(t,ω)为环境噪声，x(t,ω)为阵列接收数据。利用频率为ω的空域矩阵滤波器H(ω)对接收阵列数据滤波，滤波后的输出y(t,ω)为：y(t,ω)＝H(ω)x(t,ω)＝H(ω)A(τ,ω)s(t,ω)+H(ω)n(t,ω)已知阵列流形矩阵为A(ω)＝{a(φ,θ,ω)|φ∈Φ,θ∈Θ

【技术保护点】
一种通带响应误差加权阻带响应约束空域矩阵滤波器设计方法，其特征在于以下步骤：步骤1：k＝0，将探测的空域离散化，获得VP，VS，ΘP，ΘS；通过ε，计算初始最优空域矩阵滤波器令w0(θp)＝1；步骤2：计算|Ek(θp)|＝|Ha(θp)‑a(θp)|,p＝1,…,P；求|Ek(θp)|的局部极大值点，获取局部极大值的横坐标及其相应的纵坐标步骤3：利用和两点间连线的延长线，计算在横坐标θ1处的取值z1，设置(θ1,max(|Ek(θ1)|,z1))为包络加权起始点；步骤4：利用和两点间连线的延长线，计算在横坐标θS处的取值zS，设置(θP,max(zP,|Ek(θP)|))为包络加权终点；步骤5：计算(θ1,max(|Ek(θ1)|,z1))、(θP,max(zP,|Ek(θP)|))共Q+2个点之间的线段，并取αk(θp)为θp在相应线段上的取值；步骤6：计算下列各式β(θp)=Pαk(θp)/Σp=1Pαk(θp)]]>wk+1(θp)＝βk(θp)wk(θp)Rk+1＝diag[wk+1(θ1),wk+1(θ2),…,wk+1(θS)]CP=1NPVPRk+1VPH,]]>CS=1NSVSVSH]]>tr[CP(CP+λ^k+1CS)-1CS(CP+λ^k+1CS)-1CP]=ϵ]]>H^k+1=CP(CP+λ^k+1CS)-1]]>判断Hk+1是否满足如下终止条件之一：(a)k+1＝K；此时，此时迭代K次，算法终止；(b)p＝1,…,P；迭代后，空域矩阵滤波器对通带上所有方位的实际响应误差值小于常数算法终止；(c)p＝1,…,P；迭代后，空域矩阵滤波器对通带上所有方位的响应误差变化率都小于常数值算法终止；步骤7：若迭代终止条件满足，则Hk+1即为最终的空域矩阵滤波器；否则，令k:＝k+1，重复步骤2～6。...

【技术特征摘要】
1.一种通带响应误差加权阻带响应约束空域矩阵滤波器设计方法，其特征在于以下步骤：步骤1：k＝0，将探测的空域离散化，获得VP，VS，ΘP，ΘS；通过ε，计算初始最优空域矩阵滤波器令w0(θp)＝1；步骤2：计算|Ek(θp)|＝|Ha(θp)-a(θp)|,p＝1,…,P；求|Ek(θp)|的局部极大值点，获取局部极大值的横坐标及其相应的纵坐标步骤3：利用和两点间连线的延长线，计算在横坐标θ1处的取值z1，设置(θ1,max(|Ek(θ1)|,z1))为包络加权起始点；步骤4：利用和两点间连线的延长线，计算在横坐标θS处的取值zS，设置(θP,max(zP,|Ek(θP)|))为包络加权终点；步骤5：计算(θ1,max(|Ek(θ1)|,z1))、(θP,max(zP,|Ek(θP)|))共Q+2个点之间的线段，并取αk(θp)为θp在相应线段上的取值；步骤6：计算下列各式 β ( θ p ) = Pα k ( θ p ) / Σ p = 1 P α k ( θ p ) ]]>wk+1(θp)＝βk(θp)wk(θp)Rk+1＝diag[wk+1(θ1),wk+1(θ2),…,wk+1(θS)] C P = 1 NP V P R k + 1 V P H , ]]> C S = 1 NS V S V S H ]]> tr [ C P ( C P +...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩东，朱丽娟，张海勇，任重，孙杜娟，陈立军，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军大连舰艇学院，
类型：发明
国别省市：辽宁;21