一种基于空间差异矩阵重构的低角目标DOA估计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于空间差异矩阵重构的低角目标DOA估计方法及装置，属于雷达信号与信息处理领域。用于解决传统的空间平滑及空间差异算法不能有效利用信号协方差矩阵中数据，导致在抑制白噪声或色噪声时存在数据丢失的问题。包括：接收回波信号，回波信号包括直射信号和反射信号，当快拍数为设定值时，确定回波信号的样本协方差矩阵；将均匀线阵分为P个前向子阵，以样本协方差矩阵对角线以下元素为提取对象，确定重构矩阵；通过重构矩阵，确定具有相同噪声协方差的初始矩阵，并根据初始矩阵和样本协方差矩阵的对称性，建立空间差异矩阵，以确定DOA估计的目标函数。

A low angle target DOA estimation method and device based on spatial difference matrix reconstruction

The invention discloses a low angle target DOA estimation method based on spatial difference matrix reconstruction and a device thereof, belonging to the radar signal and information processing field. The algorithm can solve the problem of data loss in suppressing the white noise or colored noise when it can not effectively utilize the data in the signal covariance matrix for solving the traditional spatial smoothing and spatial difference algorithms. Includes: receiving the echo signal, echo signal including direct signal and reflected signal, when the number of snapshots for the set value, determine the sample covariance matrix of the echo signal; the uniform linear array is divided into P to the sub array, with the sample covariance matrix diagonal elements for the following object extraction, determining reconstruction through the reconstruction matrix, determine the matrix; the initial matrix has the same noise covariance, and according to the symmetry of the initial matrix and covariance matrix, establish the spatial difference matrix to determine the objective function of DOA estimation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间差异矩阵重构的低角目标DOA估计方法及装置
本专利技术涉及雷达信号与信息处理
，更具体的涉及一种基于空间差异矩阵重构的低角目标DOA估计方法及装置。
技术介绍
现代战争中低空、超低空突防已成为夺取制空权的重要战术手段，利用多元阵列进行低空突防目标空间测向研究对打赢未来信息化局部战争具有明确的军事应用前景。低空环境下，目标直射回波信号与反射回波信号相干特性使传统的波达方向(DOA)估计算法失效，如多重信号分类(MUSIC)、借助旋转不变技术估计信号参数(ESPRIT)、传播算子(PM)等算法。解相干理论研究也因此受到重视并取得巨大进展。前后向空间平滑(FBSS)算法能够通过前后向子协方差阵空间求和解相干，但具有一定的孔径损失；Toeplitz方法和高阶累计量方法能够避免孔径损失和减弱噪声影响，但需要很大的运算量；基于斜投影的解相干算法能够处理更多的空间目标回波信号(包括相干信号和非相干信号)，但获得与FBSS同等估计精度时需要更高的信噪比。近年来，在FBSS算法基础上，基于噪声抑制的空间差异算法也逐步应用于相干目标DOA估计，具体包括：利用协方差阵和空间平滑迭代方法实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间差异矩阵重构的低角目标DOA估计方法，其特征在于，包括：通过均匀线阵接收回波信号，所述回波信号包括直射信号和反射信号，并通过公式(1)表示所述回波信号；当快拍数为设定值时，则所述回波信号的样本协方差矩阵由公式(2)表示；将所述均匀线阵分为P个前向子阵，每个所述前向子阵包括N个阵元，以所述样本协方差矩阵对角线以下元素为提取对象，确定公式(3)表示的重构矩阵；通过所述重构矩阵，确定用公式(4)表示与公式(3)具有相同噪声协方差的初始矩阵，并根据所述初始矩阵和所述样本协方差矩阵的对称性，建立空间差异矩阵；当A

【技术特征摘要】
1.一种基于空间差异矩阵重构的低角目标DOA估计方法，其特征在于，包括：通过均匀线阵接收回波信号，所述回波信号包括直射信号和反射信号，并通过公式(1)表示所述回波信号；当快拍数为设定值时，则所述回波信号的样本协方差矩阵由公式(2)表示；将所述均匀线阵分为P个前向子阵，每个所述前向子阵包括N个阵元，以所述样本协方差矩阵对角线以下元素为提取对象，确定公式(3)表示的重构矩阵；通过所述重构矩阵，确定用公式(4)表示与公式(3)具有相同噪声协方差的初始矩阵，并根据所述初始矩阵和所述样本协方差矩阵的对称性，建立空间差异矩阵；当AN为所述空间差异矩阵的导向矢量矩阵，且AN1和AN2分别为AN的前2K行和后N-2K行时，所述空间差异矩阵转换为公式(5)表示的空间差异分块矩阵，当Ω＝[ΣT,-IN-2K]T，Π＝Ω(ΩHΩ)-1ΩH，a(θ)＝[1,e-jπsinθ,…,e-jπ(N-1)sinθ]T时，通过公式(6)表示确定DOA估计的目标函数；所述公式(1)为：x(t)＝As(t)+n(t)；所述公式(2)为：所述公式(3)为：所述公式(4)为：所述公式(5)为：所述公式(6)为：其中，s1(t),s2(t)…,sK(t)为K个远场窄带信号，αk为直射信号和反射信号的复相关系数，k＝1,2,…,K，αk＝exp[j(π-2πΔRk/λ)]，λ为信号波长，ΔRk＝2hsinθk为直射和反射路径的距离差，h为均匀线阵高度，θk为第k个信号源相对于阵列法向的到达角，A＝[a(θ1),a(-θ1),…,a(θK),a(-θK)]M×2K，M为所述均匀线阵阵元个数，n(t)为测量噪声矢量；t＝1,2,…,L，L为快拍个数；yp(t)＝Fpx(t)，Fp＝[0N(p-1)IN0N(p-1)]，p＝1,2,…,P，IN为N×N的单位矩阵，0N(p-1)为N×(p-1)的零矩阵，e1＝[1,0,…,0]1×N；JN为反对角单位矩阵。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直射信号的导向矢量为其中，θdk为第k个信号源直射方向的到达角；所述反射信号的导向矢量为其中，θrk为第k个信号源反射方向的到达角，满足θdk＝-θrk＝θk。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过公式(1)表示所述回波信号之前，确定通道噪声为独立同分布的高斯白噪声，所述高斯白噪声分布服从N(0,σ2)，且所述高斯白噪声和所述回波信号相互独立。4.一种基于空间差异矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：师俊朋，胡国平，张小飞，周豪，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61