The invention discloses a far-field coherent signal direction of arrival estimation method based on subspace and interpolation transformation, specifically calculating the correlation vector on each sub interval; calculating the optimal interpolation matrix; interpolating matrix and the correlation vector of the real array, solving the correlation vector of the virtual matrix; then constructing the correlation matrix of the real array and the virtual array; then constructing the linear operator and the orthogonal projection Finally, the polynomial root is calculated to obtain the DOA estimation of far-field coherent signals, construct the linear array subspace and solve the correlation vector, which avoids the complex feature decomposition operation in the traditional subspace algorithm under the premise of ensuring the accuracy; the non-uniform array is interpolated into the uniform array, and then the DOA is estimated by the root algorithm, which avoids the complex calculation In addition, the invention extends the application range from uniform linear array to any linear array, and is still effective when the number of sensors is large or real-time estimation is required.
【技术实现步骤摘要】
基于子空间和内插变换的远场相干信号波达方向估计方法
本专利技术属于阵列信号处理
,具体涉及一种基于子空间和内插变换的远场相干信号波达方向估计方法。
技术介绍
信源定位在雷达、声纳、无线通信等领域具有重要的应用,在实际应用中,由于信号的多径传播或军事上的智能干扰,往往会造成接收信号相干。近几十年,以多重信号分类法(MultipleSignalClassification,MUSIC)为代表的基于子空间DOA估计算法由于其良好的估计精度而备受青睐。然而,这些传统的子空间算法都基于协方差矩阵的特征分解,计算复杂,难以满足大规模阵列或实时估计的要求。为避免特征分解这一计算密集型操作,研究者们提出了很多新型子空间算法,其中,无特征分解的子空间算法(Subspace-BasedMethodsWithoutEigendecomposition,SUMWE)算法在减小计算量的同时,保证了传统子空间算法的估计精度,总体性能较优。然而,SUMWE算法在应用过程中受限于阵列的几何结构,均匀线性阵列是该算法性能优秀的必备条件。但是,实际应用中均匀线阵这一理想条件却很难满足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷,提供一种可用于非均匀线阵的基于子空间和内插变换的远场相干信号波达方向估计方法,对每个子阵列利用内插变换,将任意线性阵列转化为虚拟均匀线阵,从而实现SUWWE算法的推广,降低了算法的计算复杂度。为达到上述目的,本专利技术采用了以下技术方案:一种基于子空间和内插变换的远场相干信号波 ...
【技术保护点】
1.基于子空间和内插变换的远场相干信号波达方向估计方法,其特征在于,包括以下步骤:/nS100,构建真实阵列的子阵列α和子阵列β,用真实阵列前M-1个阵元构建子阵列α,后M-1个阵元构建子阵列β,其中,所述真实阵列为非均匀线阵,所述非均匀线阵包括M个全向传感器阵元;计算子阵列α接收数据y
【技术特征摘要】
1.基于子空间和内插变换的远场相干信号波达方向估计方法,其特征在于,包括以下步骤:
S100,构建真实阵列的子阵列α和子阵列β,用真实阵列前M-1个阵元构建子阵列α,后M-1个阵元构建子阵列β,其中,所述真实阵列为非均匀线阵,所述非均匀线阵包括M个全向传感器阵元;计算子阵列α接收数据yα(n)和最后一个阵元的接受数据yM(n)的相关矢量计算子阵列β的接收数据yβ(n)和第一个阵元的接受数据y1(n)的相关矢量
构建虚拟阵列的子阵列和子阵列用虚拟阵列的前M-1个阵元构建子阵列和虚拟阵列的后M-1个阵元构建子阵列所述虚拟阵列为为首位阵元与真实阵列首位阵元位置相同的均匀线性阵列,虚拟阵列的阵元数与真实阵列的阵元数相等;
S200,计算S100所构建的子阵列α和子阵列β的最优内插矩阵Bα和Bβ;
S300,利用S200所得最优内插矩阵Bα和Bβ以及S100所得真实阵列的相关矢量和求解虚拟阵列的相关矢量和得到:
S400,根据S100所得相关矢量和以及S300所得虚拟阵列的相关矢量和分别构建真实阵列相关矩阵Φα和Φβ以及虚拟阵列的相关矩阵和
S500,基于S400所得真实阵列相关矩阵Φα和Φβ虚拟阵列的相关矩阵和构建线性算子T和正交投影算子∏Q;
S600,利用S500所得线性算子T和正交投影算子∏Q构建多项式并求解所述多项式的根,其中,为一组关于z的矢量;由所述多项式的根求解出波达方向角的估计值即远场相干信号波达方向估计。
2.根据权利要求1所述的基于子空间和内插变换的远场相干信号波达方向估计方法,其特征在于,远场相干信号为入射到非均匀线阵上的p个相干窄带信号
3.根据权利要求2所述的基于子空间和内插变换的远场相干信号波达方向估计方法,其特征在于,M的取值范围为M>p,角度为入射相干窄带信号的方位信息,其中θi表示第i个入射相干窄带信号的波达方向角,所述波达方向角为第i个入射相干窄带信号相对于y轴的逆时针夹角。
4.根据权利要求1所述的基于子空间和内插变换的远场相干信号波达方向估计方法,其特征在于,S100中,真实阵列上接收数据y(n)为:
y(n)=A(θ)s(n)+ω(n)(3)
其中n=1,2,...N,N表示采样数,A(θ)=[a(θ1),a(θ2),...,a(θp)]为方向矩阵;ω(n)为噪声矢量,s(n)为远场相干信号;
子阵列α接收数据yα(n)和最后一个阵元的接受数据yM(n)的...
【专利技术属性】
技术研发人员:辛景民,肖同,陈筱,左炜亮,郑南宁,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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