一种简化的基于辅助矢量基的子空间制造技术

本发明专利技术提供一种简化的基于辅助矢量基的子空间

【技术实现步骤摘要】
一种简化的基于辅助矢量基的子空间DOA估计方法


[0001]本专利技术涉及电磁波监测
，具体而言，涉及一种简化的基于辅助矢量基的子空间
DOA
估计方法
。

技术介绍

[0002]信源达到角
(DOA)
估计一直是阵列信号处理领域的一个重要研究方向，而基于子空间类的超分辨
DOA
算法倍受人们关注，经典文献
R.O.Schmidt.Multiple emitter location and signal parameter estimation.IEEE Trans.SP,1990,38(8):1424
‑
1435.、
文献
R.Roy and T.Kailath.ESPRIT
‑
estimation of signal parameters via rotational invariance techniques[J].IEEE Trans.ASSP,1989,37(7):984
‑
995.
和文献
Liu Lutao,Si Xicai and Wang Liguo.Fast Subspace DOA Algorithm Based on Time
‑
frequency Distributions without Eigen Decomposition.2011Third ICMTMA,2011.330:170
‑
173。r/>但它们一般需要特征值或奇异值分解运算，运算量为
O(M3)
，其中
M
为阵元个数
。
文献
R.Grover,D.A.Pados,and M.J.Medley,“Subspace Direction Finding with an Auxiliary
‑
Vector Basis,”IEEE Trans.Signal Process.,Jan.2007,55(2):758
‑
763
提出了一种基于辅助矢量基
DOA
估计算法，此算法分辨概率优于
MUSIC
和最大似然
DOA
算法，但由于在每一个扫描角度间隔都需要求一次辅助矢量基，所以运算量为
O((180/
Δ
)M2L)
，其中
Δ
为扫描角度间隔，
L
为信源个数，一般大于
MUSIC
算法
。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种简化的基于辅助矢量基的子空间
DOA
估计方法，以解决现有
DOA
估计方法存在计算复杂度较高且分辨率不高的问题
。
[0004]本专利技术提供的一种简化的基于辅助矢量基的子空间
DOA
估计方法，包括如下步骤：
[0005]S1
，生成一个均匀直线阵列的导向矢量；
[0006]S2
，基于导向矢量得到接收信号的快拍；
[0007]S3
，利用接收信号的快拍得到均匀直线阵列的协方差矩阵；
[0008]S4
，由均匀直线阵列的导向矢量和协方差矩阵，得到信号子空间的归一化正交基的初始向量；
[0009]S5
，基于信号子空间的归一化正交基的初始向量，定义辅助矢量；
[0010]S6
，由信号子空间的归一化正交基的初始向量与辅助矢量，形成信号子空间的一组归一化正交基；
[0011]S7
，由信号子空间的一组归一化正交基得到该均匀直线阵列输出的噪声子空间矩阵；
[0012]S8
，基于均匀直线阵列的导向矢量和噪声子空间矩阵，得到信源的空间谱
。
[0013]进一步的，步骤
S1
中，一个
M
元均匀直线阵列的导向矢量表示为：
[0014]a(
θ
)
＝
[1,e
‑
j(2
π
f/c)dsin
θ
,......,e
‑
j(M
‑
1)(2
π
f/c)dsin
θ
]H
[0015]其中，
a(
θ
)
为均匀直线阵列的导向矢量，
θ
为信源到达阵列的方向角度，
f
为信号的载频，
c
为光速，
d
为阵元间距，
H
表示转置共轭
。
[0016]进一步的，步骤
S2
中，设有
L
个互不相关的信源分别从
θ1,
θ2,
…
,
θ
L
方向入射到该均匀直线阵列上，则接收信号的第
k
个快拍表示为：
[0017]x(k)
＝
As(k)+n(k)
[0018]其中，
A
＝
[a(
θ1),a(
θ2),...,a(
θ
L
)]，
s(k)
为快拍的信号矢量，
n(k)
为快拍的高斯噪声矢量，
L
＜
M。
[0019]进一步的，步骤
S3
中，均匀直线阵列的协方差矩阵表示为：
[0020][0021]其中，
R
为均匀直线阵列的协方差矩阵，为信号的自相关矩阵，
σ2为噪声功率
。
[0022]进一步的，若信号的自相关矩阵未知，则采用该均匀直线阵列接收数据的采样平均来近似该均匀直线阵列的协方差矩阵
。
[0023]进一步的，步骤
S4
中，设第一个信源的入射方向
θ1已知，则信号子空间的归一化正交基的初始向量表示为：
[0024][0025]其中，
v0为信号子空间的归一化正交基的初始向量
。
[0026]进一步的，步骤
S5
中，定义辅助矢量
g1，在和的约束条件下，使和的互相关最大，得到：
[0027][0028]进一步的，步骤
S6
中，形成信号子空间的一组归一化正交基方法为：
[0029]由辅助矢量
g1可知辅助矢量
g1正交于信号子空间的归一化正交基的初始向量
v0，均是
L
个信号导向矢量的线性组合，也位于信号子空间中；
[0030]对于
l
＝
2,
…
,L
‑1时，通过一个叠代过程得到信号子空间的所有归一化正交基：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种简化的基于辅助矢量基的子空间
DOA
估计方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
，生成一个均匀直线阵列的导向矢量；
S2
，基于导向矢量得到接收信号的快拍；
S3
，利用接收信号的快拍得到均匀直线阵列的协方差矩阵；
S4
，由均匀直线阵列的导向矢量和协方差矩阵，得到信号子空间的归一化正交基的初始向量；
S5
，基于信号子空间的归一化正交基的初始向量，定义辅助矢量；
S6
，由信号子空间的归一化正交基的初始向量与辅助矢量，形成信号子空间的一组归一化正交基；
S7
，由信号子空间的一组归一化正交基得到该均匀直线阵列输出的噪声子空间矩阵；
S8
，基于均匀直线阵列的导向矢量和噪声子空间矩阵，得到信源的空间谱
。2.
根据权利要求1所述的简化的基于辅助矢量基的子空间
DOA
估计方法，其特征在于，步骤
S1
中，一个
M
元均匀直线阵列的导向矢量表示为：
a(
θ
)
＝
[1,e
‑
j(2
π
f/c)dsin
θ
,......,e
‑
j(M
‑
1)(2
π
f/c)dsin
θ
]
H
其中，
a(
θ
)
为均匀直线阵列的导向矢量，
θ
为信源到达阵列的方向角度，
f
为信号的载频，
c
为光速，
d
为阵元间距，
H
表示转置共轭
。3.
根据权利要求2所述的简化的基于辅助矢量基的子空间
DOA
估计方法，其特征在于，步骤
S2
中，设有
L
个互不相关的信源分别从
θ1,
θ2,
…
,
θ
L
方向入射到该均匀直线阵列上，则接收信号的第
k
个快拍表示为：
x(k)
＝
As(k)+n(k)
其中，
A
＝
[a(
θ1),a(
θ2),...,a(
θ
L
)]
，
s(k)
为快拍的信号矢量，
n(k)
为快拍的高斯噪声矢量，
L
＜
M。4.
根据权利要求3所述的简化的基于辅助...

【专利技术属性】
技术研发人员：周彬，刘枫，王明扬，罗李焱，李涛，梁敏，曹毅，苏成晓，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：