[发明专利]低复杂度的DOA估计方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理领域，一种低复杂度的DOA估计方法及系统。

背景技术

阵列信号处理是信号处理领域中的一个重要分支，经过几十年的发展已日趋成熟并且在雷达、生物医疗、勘探及天文等多个军事和国民经济领域都有着广泛的应用。其工作原理是将多个传感器组成传感器阵列，并利用这一阵列对空间信号进行接收和处理，目的是抑制干扰和噪声，提取信号的有用信息。与一般的信号处理方式不同，阵列信号处理是通过布置在空间的传感器组接收信号，并且利用信号的空域特性来滤波及提取信息。因此，阵列信号处理也常被成为空域信号处理。此外，阵列信号处理有着灵活的波束控制、很强的抗干扰能力与极高的空间超分辨能力等优点，因而受到了众多学者的关注，其应用范围也不断地增大。

在阵列信号处理领域，最重要的两个研究方向是自适应滤波和空间谱估计，其中自适应滤波技术先于空间谱估计产生，而且其应用在工程系统中已十分广泛。然而，对于空间谱估计虽然在近30年中得到了快速的发展，相关研究内容十分广泛，但其工程应用系统却不多见。这里，空间谱是阵列信号处理领域中的一个重要概念，表示信号在空间各个方向上的能量分布。如果可以获取信号的空间谱，就能估计信号的波达方向（direction-of-arrival,DOA），因此，空间谱估计也常被称作“DOA估计”或者“超分辨谱估计”。所谓DOA是指空间信号到达天线阵列的方向，即信号的入射角。

在传统的超分辨信号波达方向估计算法中，以MUSIC算法和ESPRIT算法为代表的子空间方法受到最为广泛的研究。这类算法的特点是将阵列接收数据的协方差矩阵分解为相互正交的信号子空间和噪声子空间，并利用信号和噪声子空间直接的关系来估计信号的到达角。然而，此类算法均需对协方差矩阵做特征值分解，所需的运算量较大，约为其中M是阵元个数。随着技术的发展，天线尺寸也越来越庞大，子空间类算法的实际应用也受到了巨大的阻碍。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种低复杂度的DOA估计方法。

本发明提供了一种低复杂度的DOA估计方法，包括如下步骤：

A.对样本数据做酉变换并将变换得到的数据分解为两部分：和其中，K为用户自定义参数且P≤K≤min{M,N}，P为信源个数；

B.计算的自相关矩阵以及与的互相关矩阵，并分别提取出它们的实部，分别用和表示；

C.定义一个新的矩阵Z=R~11R~21R~11-1/2,]]>对Z^HZ做特征值分解同时构造矩阵Π=ZU_Z，信号子空间由Π的前P列组成，即U_S=Π(:,1:P)。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤A中包括如下步骤：

A1.考虑一M阵元的均匀线阵，令X表示其接收的样本数据矩阵，令X~=QMHX;]]>