一種基于空時(shí)數(shù)據(jù)的高分辨目標(biāo)方位估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于空時(shí)數(shù)據(jù)的高分辨目標(biāo)方位估計(jì)方法，屬于雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明通過(guò)采樣記錄天線各傳感器通道接收的數(shù)據(jù)，將采樣數(shù)據(jù)排成列向量的形式，在時(shí)間域、空間域和延遲域形成相關(guān)矩陣，對(duì)相關(guān)矩陣進(jìn)行去噪處理，利用循環(huán)特征分解方法計(jì)算信號(hào)子空間，從信號(hào)和噪聲子空間的關(guān)系求解噪聲子空間，得到噪聲子空間的投影矩陣，基于投影矩陣反解目標(biāo)方位和俯仰信息，避免了經(jīng)典MUSIC方法在區(qū)分信號(hào)子空間和噪聲子空間時(shí)性能出現(xiàn)急劇下降的問(wèn)題，提高了確定信源的方位角時(shí)的準(zhǔn)確性。
【專利說(shuō)明】一種基于空時(shí)數(shù)據(jù)的高分辨目標(biāo)方位估計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于空時(shí)數(shù)據(jù)的高分辨目標(biāo)方位估計(jì)方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 空間定位功能是天線應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了追求更高的定位精度，根據(jù)方位 估計(jì)與時(shí)間信號(hào)的頻率估計(jì)的相似性，許多時(shí)域非線性定位方法推廣到空間方位估計(jì)中便 產(chǎn)生了所謂的高分辨方位估計(jì)方法。
[0003] 美國(guó)的Schmidt提出了著名的多重信號(hào)分類（MUSIC)方法，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代高分辨方 位估計(jì)技術(shù)的飛躍，從而促進(jìn)了特征子空間類方法的興起，該方法通過(guò)數(shù)據(jù)矩陣的奇異值 分解（SVD)或空間協(xié)方差矩陣的特征值分解（EVD)來(lái)獲得相互正交的信號(hào)子空間和噪聲子 空間，然后利用天線陣列導(dǎo)向矢量和子空間的關(guān)系來(lái)構(gòu)造信號(hào)參數(shù)的估計(jì)算法，得到方位 估計(jì)的漸近無(wú)偏估計(jì)，突破了以往方位估計(jì)算法中陣列孔徑對(duì)參數(shù)估計(jì)性能的瑞利限制， 目標(biāo)分辨能力可以達(dá)到波束寬度的1/3?1/5。
[0004] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題：
[0005] 在實(shí)際應(yīng)用中，信噪比低于零以及采樣數(shù)較小時(shí)，經(jīng)典MUSIC方法在區(qū)分信號(hào)子 空間和噪聲子空間時(shí)性能出現(xiàn)急劇下降的問(wèn)題，導(dǎo)致在確定信源的方位角時(shí)準(zhǔn)確性下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于空時(shí)數(shù)據(jù)的高分辨目標(biāo)方位估 計(jì)方法，所述方法包括：
[0007] 步驟一，通過(guò)傳感器陣列對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，獲取到第一信號(hào)矢量X1 (t)、第二信號(hào) 矢量 X2 (t)，其中 X1U) =A1S (t) =A1 Os (t)+n2(t);
[0008] 步驟二，在開始采樣后的第一個(gè)時(shí)刻，構(gòu)造與所述第一信號(hào)矢量、所述第二信號(hào)矢 量的對(duì)應(yīng)的矩陣

【權(quán)利要求】
1. 一種基于空時(shí)數(shù)據(jù)的高分辨目標(biāo)方位估計(jì)方法，其特征在于，所述包括： 步驟一，通過(guò)傳感器陣列對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，獲取到第一信號(hào)矢量X1 (t)、第二信號(hào)矢量 X2 (t)，其中 Xi (t) =A1S (t)+Ii1Uhx2 (t) =A1O S (t)+n2(t); 步驟二，在開始采樣后的第一個(gè)時(shí)刻，構(gòu)造與所述第一信號(hào)矢量、所述第二信號(hào)矢量的 對(duì)應(yīng)的矩陣
其中Rs為自相關(guān)矩陣，CT12、CT2 2為所述采樣過(guò)程中的噪聲，在開始采樣后的第二個(gè)時(shí) 亥IJ，構(gòu)造與所述第一信號(hào)矢量、所述第二信號(hào)矢量對(duì)應(yīng)的矩陣
依次在每個(gè)時(shí)刻均構(gòu)造兩個(gè)相關(guān)矩陣，并根據(jù)時(shí)間順序，將全部相關(guān)矩陣組合 為相關(guān)矩陣組
其中k代表時(shí)刻數(shù)，Am = Φ-1，
步驟三，將所述全部相關(guān)矩陣進(jìn)行特征分解，對(duì)所述全部相關(guān)矩陣中的噪聲進(jìn)行估計(jì)， 得到每個(gè)噪聲的估計(jì)值
對(duì)所述 全部特征矩陣進(jìn)行去噪，得到去噪相關(guān)矩陣組
步驟四，構(gòu)造初始矩陣U (0)，建立第一代價(jià)函數(shù)
其中，1代表循環(huán)次數(shù)，對(duì)所述第一代價(jià)函數(shù)進(jìn)行特征值分解，得到第一分解式
其中，-1；)為特征值矩陣，- 為特征向量矩陣，令矩陣V(I-I)為矩陣 F(/-的前P個(gè)大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量形成的矩陣，建立第二代價(jià)函數(shù)
其中，1代表循環(huán)次數(shù)，對(duì)所述第二代價(jià)函數(shù)進(jìn)行特征值分解，得到第二分解式
其中，辦(/)為特征值矩陣，為特征向量矩陣，所述第一代價(jià)函數(shù)、第二代價(jià)函數(shù) 為U(1-1)到U(I)的一次循環(huán)，對(duì)所述U(I)循環(huán)計(jì)算，直至滿足
時(shí)停止循環(huán)，獲取停止循環(huán)時(shí)的I ; 步驟五，根據(jù)所述停止循環(huán)時(shí)的1，確定信號(hào)子空間U (1)，令= 5得到投影矩陣 J - ，根據(jù)所述投影矩陣得到角度估計(jì)
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104392114SQ201410631554
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】聶衛(wèi)科, 朱從光, 房鼎益, 陳曉江 申請(qǐng)人:西北大學(xué)