The invention provides a null notch deepening method for coherent signals based on uniform circular array EPUMA. The method includes: step 1, eigenvalue decomposition of the covariance matrix of the received array signal, and decoherence processing of the reconstructed Toplitz covariance matrix; step 2, estimation of linear prediction coefficients by least squares cyclic iteration method, so that the reconstructed covariance matrix reaches full rank and achieves decoherence. In step 3, the expected spatial spectrum is estimated by the cost function, in particular, by controlling the value of the null depth coefficient b, the spatial spectral density function can form the desired main-sidelobe ratio to achieve the purpose of speech enhancement. The simulation results show that this method can effectively reduce the influence of high power coherent interference on adaptive beamforming and improve the signal-to-noise ratio of the received array signal.
【技术实现步骤摘要】
基于均匀圆阵EPUMA的相干信号零陷加深方法
本专利技术涉及自适应波束形成
，具体涉及一种基于均匀圆阵EPUMA的相干信号零陷加深方法。
技术介绍
自适应波束形成技术可以根据环境自适应地形成主瓣指向有效信源方向，同时在干扰方向上形成零陷，达到增强信源信号同时抑制干扰信号的目的，在雷达、通信领域中应用的最为广泛。Capon在1967年提出了自适应空间波数谱估计算法，最小方差无失真响应(Minimumvariancedistortionlessresponse，MVDR)[1]，该算法收敛速度较快，且输出具有较高的信噪比。但该算法有个缺陷，当快拍数较少时，波束响应形成的主瓣旁瓣比达不到期望效果。对此，文献[14]提出了对协方差矩阵进行对角加载的算法，该方法可以有效降低由快拍数不足造成的协方差矩阵小特征值的扰动。文献[6]提出了一种在干扰功率不稳定的情况下增强信号中干扰分量，对自适应数字波束形成器的零点自适应地进行零深调节，从而增强了系统的抗干扰能力。然而，以上所述的零陷算法只有在信号与干扰互不相干的条件下才有效，而对于扩声系统而言，扬声器的大功率不稳定干扰与演讲...
【技术保护点】
1.基于均匀圆阵EPUMA的相干信号零陷加深方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，对阵列接收信号协方差矩阵进行特征值分解，并重构托普利兹协方差矩阵进行解相干处理；步骤2，利用最小二乘循环迭代方法估计线性预测系数，使重构后的协方差矩阵满秩，达到去相干的目的；步骤3，通过代价函数估计出期望的空间谱，具体是通过控制零陷深度系数b的值，使空间谱密度函数形成期望的主旁瓣比，达到语音增强的目的。
【技术特征摘要】
1.基于均匀圆阵EPUMA的相干信号零陷加深方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，对阵列接收信号协方差矩阵进行特征值分解，并重构托普利兹协方差矩阵进行解相干处理；步骤2，利用最小二乘循环迭代方法估计线性预测系数，使重构后的协方差矩阵满秩，达到去相干的目的；步骤3，通过代价函数估计出期望的空间谱，具体是通过控制零陷深度系数b的值，使空间谱密度函数形成期望的主旁瓣比，达到语音增强的目的。2.根据权利要求1所述的基于均匀圆阵EPUMA的相干信号零陷加深方法，其特征在于，所述方法采用如下的信号模型：假设麦克风阵列是由M元阵元构成的均匀圆阵，当有K(K＜M)个远场宽带信号输入，麦克风阵列的输出为：X(t)＝AS(t)+N(t),t＝1,...,L(1)式中，X(t)＝[x1x2…xM]T为阵列的M×1维输出数据矩阵；S(t)＝[s1s2…sK]T为远场信号的K×1维数据矩阵；L是快拍数；N(t)＝[n1n2…nM]T为M×1维噪声数据矩阵，设定噪声分量是一个与信号互不相干且均值为零的高斯白噪声，其协方差为σn2IM，其中σn2为噪声功率，IM为M×M的单位矩阵，假设该麦克风圆阵位于XOY平面，首阵元位于X轴上，以原点为参考点，均匀圆阵的DOA具有二维形式，来波信号在XOY平面的投影与X轴夹角称为方位角，信号与Z轴夹角为俯仰角，则俯仰角和方位角θ∈[-π，π]；若平面波传播方向为：则各阵元相对于圆心的相位差为：其中，第m个阵元与首元夹角由此得到阵列导向矩阵：其中，R为均匀圆阵的半径，λ为信号的载波波长，阵列接收信号X(t)的协方差矩阵为：其中，E[·]表示期望，(·)H表示共轭转置，x(t)为阵列接收信号的时域形式。3.根据权利要求2所述的基于均匀圆阵EPUMA的相干信号零陷加深方法，其特征在于，步骤1对阵列接收信号协方差矩阵进行特征值分解，并重构Toeplitz协方差矩阵进行解相干处理的方法包括：其中，US＝[u1…uK]是信号子空间，Un＝[uK+1…uM]是噪声子空间，与是相应的信号与噪声特征值，ΛS＝diag(λ1…λK)是包含K个特征值的对角矩阵，且由于均匀圆形阵列的导向矢量不具备范德蒙矩阵形式，所以其原始阵列的子阵不具备旋转不变的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张正文，陈卓，黄翔，巩朋成，李婕，饶鼎，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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