[发明专利]脉冲噪声环境下基于互循环相关MUSIC算法信源个数与来波方向角估计方法

摘要

本发明公开了脉冲噪声环境下基于互循环相关MUSIC算法信源个数与来波方向角估计方法，属于阵列信号处理领域。首先构建包括M个阵元和N个远场窄带信号的远场窄带信号源模型，计算第m个阵元t时刻的接收数据xm(t)。然后针对t时刻，利用任意两个阵元的接收数据，计算这两个阵元的互循环协方差矩阵R(m,k)；将M×M个互循环相关协方差矩阵R(m,k)求和取均值，得到一个互循环相关协方差矩阵Rmutual。最后对互循环相关协方差矩阵Rmutual进行奇异值分解，并计算其功率谱密度P(θ)：搜索功率谱密度P(θ)的局部谱峰即得远场窄带信号的来波方向角估计值。本发明利用信号的循环平稳特性，互相关在自相关的基础上进一步地去掉随机噪声和杂波成分，提升了强脉冲噪声背景下来波方向角估计性能。

主权项

1.脉冲噪声环境下基于互循环相关MUSIC算法信源个数与来波方向角估计方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、构建包括M个阵元和N个远场窄带信号的远场窄带信号源模型；步骤二、计算第m个阵元t时刻的接收数据xm(t)；输出的表达式为：si(t)为第i个远场窄带信号的复包络；θi为第i个远场窄带信号入射到阵列天线上时的入射角度；λ为远场窄带信号的波长；nm(t)表示服从α稳定分布的第m个阵元在t时刻的加性噪声；步骤三、针对t时刻，利用任意两个阵元的接收数据，计算这两个阵元的互循环协方差矩阵R(m,k)；针对第m个阵元与第k个阵元的接收数据，互循环协方差矩阵定义式如下：R(m,k)＝＜E[xm(t)xm(t+τ)](E[(xk(t)e‑j2πεt)(xk(t+τ)e‑j2πε(t+τ))])H＞t其中，m＝1,2,...,M，k＝1,2,...,M，＜·＞t表示时间平均，(·)H表示共轭转置，xm(t+τ)表示第m个阵元t+τ时刻的接收信号，τ表示时延；xk(t)表示第k个阵元t时刻的接收信号，ε为循环频率；E[xm(t)xm(t+τ)]是xm(t)的自相关函数，E[(xk(t)e‑j2πεt)(xk(t+τ)e‑j2πε(t+τ))]是xk(t)的循环自相关矩阵。步骤四、将M×M个互循环相关协方差矩阵R(m,k)求和取均值，得到一个互循环相关协方差矩阵Rmutual；步骤五、对互循环相关协方差矩阵Rmutual进行奇异值分解；互循环相关协方差矩阵Rmutual大小为M×M，经过奇异值分解之后，U，∑和V均为M×M的方阵；U的元素向量称为左奇异向量，∑是实数对角矩阵，对角线外的元素都为0，对角线上的元素是按从大到小排列的奇异值；V的元素向量被称为右奇异向量；s代表信号子空间，n代表噪声子空间。Us为信号子空间的左奇异向量方阵；Un为噪声子空间的左奇异向量方阵；∑s为信号子空间的实数对角矩阵；∑n为噪声子空间的实数对角矩阵；Vs为信号子空间的右奇异向量方阵；Vn为噪声子空间的右奇异向量方阵；步骤六、对奇异值分解后的互循环相关协方差矩阵Rmutual计算功率谱密度P(θ)：a(θ)＝[1,exp(‑j(2π/λ)dsinθ),...,exp(‑j(2π/λ)(M‑1)dsinθ)]T；步骤七、搜索功率谱密度P(θ)的局部谱峰即得远场窄带信号的来波方向角估计值。