一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法技术

一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法，属于阵列信号处理领域。本发明专利技术方法利用连续量子水蒸发计算方法在搜索区间内求解根据均匀圆阵方位角和俯仰角二维动态测向问题设计的圆阵无穷范数极大似然方程，通过逐步缩小搜索区间以减少运算量，同时依据量子编码和模拟量子演化方程设计的水蒸发计算方法还可以加快算法的收敛速度，快速获得最优二维波达方向，提高冲击噪声环境下动态来波方向的跟踪精度。本发明专利技术方法搜索速度快，既能实现二维波达方向的非相干信源动态估计，又可实现二维波达方向的相干信源动态估计，不仅适用于高斯噪声环境，也可应用于冲击噪声环境，应用前景广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法
本专利技术属于阵列信号处理领域，具体涉及一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法。
技术介绍
测向又称为空间谱估计或者波达方向估计，是阵列信号处理的一个重要研究领域，在卫星和移动通信系统、雷达、地震学等方面有着广泛的应用。波达方向英文为DirectionofArrival，故波达方向估计简称DOA估计。传统的DOA估计往往针对的是固定信源，然而在实际情况中，信源的角度是随时变化的，并且在信号传输中噪声也不是服从高斯分布的，例如海杂波噪声、大气噪声等冲击性较强的噪声，这些噪声可利用Alpha稳定分布建模，由于它与高斯噪声模型失配使得传统的基于二阶或高阶累积量的算法失效。因此，在冲击噪声环境下对入射角度随时间变化的信号源进行动态DOA跟踪是DOA估计理论应用中的一个重要课题，如何快速实现方位角和俯仰角二维动态DOA估计也是工程应用中遇到的难点之一。经对已有文献的检索发现，吕泽均等在《电子与信息学报》上发表的“一种冲击噪声环境中的二维DOA估计新方法”中基于双平行均匀线阵的阵列结构使用协变异波达方向矩阵法和分数低阶矩方法对冲击噪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)获取阵列接收的快拍数据，计算阵列信号分数低阶协方差矩阵；(2)初始化搜索区间，计算连续量子水蒸发计算方法第k次快拍的最大迭代次数

【技术特征摘要】
1.一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)获取阵列接收的快拍数据，计算阵列信号分数低阶协方差矩阵；(2)初始化搜索区间，计算连续量子水蒸发计算方法第k次快拍的最大迭代次数(3)初始化水分子的量子位置及其相应映射态，利用适应度函数计算每个水分子位置的适应度，确定全局最优量子位置；(4)判断迭代次数t是否小于等于若是，执行步骤(5)；否则，执行步骤(6)；(5)进入单层蒸发阶段，更新基板能量矢量，构造单层蒸发概率矩阵，更新步长矩阵，更新水分子的量子位置及其相应映射态；(6)进入液滴蒸发阶段，更新接触角矢量，构造液滴蒸发概率矩阵，更新步长矩阵，更新水分子的量子位置及其相应映射态；(7)利用适应度函数计算每个水分子位置的适应度，更新全局最优量子位置；(8)判断迭代次数t是否大于最大迭代次数若是，输出全局最优位置，执行步骤(9)；否则，令迭代次数t＝t+1，返回步骤(4)；(9)更新搜索区间；(10)判断是否达到最大快拍数，若未达到，获取下一个快拍采样经加权无穷范数归一化处理后的数据，更新分数低阶协方差矩阵，令快拍数k＝k+1，返回步骤(2)，估计该时刻目标方向；否则，根据得到的所有快拍采样下动态目标的估计值，输出动态测向的结果。2.根据权利要求1所述的一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：假设N个窄带远场信源以方位角θn，俯仰角方向入射到M个阵元构成的半径为r的均匀圆阵上，n＝1,2,…,N，入射波长为λ，那么阵列接收的第k次快拍采样数据的数学模型为其中k＝1,2,…,K，K为最大快拍数，x(k)＝[x1(k),x2(k),…,xM(k)]T为M×1维的阵列接收的快拍数据矢量，为阵列M×N维的流形矩阵，θ＝[θ1,θ2,…,θN]和分别为信源的方位角矢量和俯仰角矢量，是流形矩阵的第n个导向矢量，其中s(k)为N×1维的信号矢量，n(k)为M×1维服从SαS分布的复冲击噪声矢量；对接收到的数据进行加权无穷范数归一化处理，即σ为[0,1]之间的低阶参数；定义阵元接收的第k次快拍数据的分数低阶协方差增量为其第i行第m列的元素为其中i＝1,2,…,M，m＝1,2,…,M，Δ为分数低阶协方差参数，且0≤Δ≤1，*为共轭算子；定义阵元接收到的k次快拍数据的分数低阶协方差为C(k)，其第i行第m列的元素为Cim(k)；因此，第1次快拍采样数据的分数低阶协方差矩阵为3.根据权利要求1所述的一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：在第k次快拍，2N个角度的搜索区间定义为其中前N个un(k)和ln(k)分别为第k次快拍第n维方位角搜索区间的上限和下限，其初始值分别取方位角搜索区间定义域的上限和下限，n＝1,2,…,N；后N个un(k)和ln(k)分别为第k次快拍第n维俯仰角搜索区间的上限和下限，其初始值分别取俯仰角搜索区间定义域的上限和下限，n＝N+1,N+2,…,2N；当快拍数k＝1时，初始化2N个角度的搜索区间；连续量子水蒸发计算方法第k次快拍的最大迭代次数取本次快拍所有维搜索区间上限与下限之差整倍数的最大值，即其中取整数，为向下取整函数，n＝1,2,…,2N。4.根据权利要求1所述的一种冲击噪声环境下连续量子水蒸发的二维动态测向方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括：W个水分子的量子位置在量子域[0,1]内随机初始化，第w个水分子的量子位置定义为其中为第w个水分子第n维量子位置，且t代表迭代次数，w＝1,2,…,W，n...

【专利技术属性】
技术研发人员：高洪元，谢婉婷，苏雨萌，刁鸣，张晓桐，池鹏飞，侯阳阳，孙贺麟，吕阔，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23