[发明专利]基于改进的MUSIC算法的波达方向估计方法

摘要

本发明属于通信技术领域，公开了基于改进的MUSIC算法的波达方向估计方法。该方法包括：建立对称阵列模型，对各天线阵元接收的射频信号进行采样，正交下变频和滤波得到复信号，对复信号构成的阵列输出矩阵做线性变换得到复矩阵，进而处理得到实对称矩阵，对实对称矩阵进行特征值分解，构建噪声子空间矩阵，构造阵列方向矩阵，利用噪声子空间和阵列方向矩阵构造空间谱函数，进而进行谱峰局部极值搜索，得到函数极大值对应的角度值即为波达方向。本发明能够在不损失算法性能的情况下将特征值分解由复矩阵运算转换为实矩阵运算，并利用实方向矩阵进行峰值搜索，从而能有效地估计出信号的波达方向，提高了波达方向估计的准确性并且降低了计算的复杂度。

主权项

1.一种基于改进的MUSIC算法的波达方向估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立对称阵列模型，天线阵列为均匀线阵或者平面均匀圆阵，阵元个数为偶数；当天线阵元为均匀线阵时，以阵列的对称轴为基准，向右将阵列对称轴右侧天线阵元依次编号为向左将阵列对称轴左侧天线阵元依次编号为当天线阵元为平面均匀圆阵时，以其中任一阵元为起点，按顺时针方向依次编号为1，2...M，阵元间隔为d；步骤2、对各天线阵元接收的射频模拟信号进行K次采样，其中，第m个阵元天线的第k次采样得到的采样信号为s_m(k)，m＝1，2，…M，k＝1，2，…K；K为快拍数，K＞2f_s/Δf，f_s为采样频率，Δf为需要分辨的最小频率，M为天线阵元个数，M为偶数；步骤3、对所述各天线阵元的K个采样信号做I、Q正交下变频和滤波，得到所述各天线阵元的K个复信号，并对第一阵元的K个复信号做快速傅里叶变换，判断所述快速傅里叶变换的最大值是否超过预设的门限值，如果是，则执行步骤4；步骤4、利用所述各天线阵元的K个复信号构成阵列输出矩阵X，对阵列输出矩阵X做线性变换得到复矩阵Y，利用复矩阵Y进一步计算得到复共轭对称矩阵R，利用复共轭对称矩阵R进一步计算得到实对称矩阵R_X；步骤5、对实对称矩阵R_X进行特征值分解，得到实对称矩阵R_X的特征值和对应的特征向量，并将所述特征值按照从大到小的顺序进行排序；步骤6、基于最小描述长度MDL准则，利用排序后的实对称矩阵R_X的特征值估计信号源个数，进而根据信号源个数，利用实对称矩阵R_X的特征向量得到噪声子空间矩阵；步骤7、基于对称阵列模型构造阵列方向矩阵，利用噪声子空间和阵列方向矩阵构造空间谱函数，进而利用空间谱函数进行谱峰局部极值搜索，得到所述空间谱函数极大值对应的角度值，所述角度值即为所述信号源的入射方向。