[发明专利]基于协方差矩阵稀疏表示的宽带信号DOA估计方法

摘要

本发明属于雷达信号处理技术领域，公开了基于协方差矩阵稀疏表示的宽带信号DOA估计方法，用于估计宽带信号DOA。该方法包括：步骤1，建立宽带信号频域模型；步骤2，基于所述宽带信号频域模型，通过聚焦处理得到参考频率处的协方差矩阵；步骤3，利用所述参考频率处的协方差矩阵进行稀疏表示，构造关于稀疏向量b⁰的目标函数；步骤4，求解所述目标函数，得到稀疏向量b⁰，进而根据所述稀疏向量的非零元素对应的位置确定宽带入射信号的入射角度。本发明无需估计信源数，并且在低信噪比、低快拍、低角度间隔的情况下能够准确估计信号的波达方向，具有较高的检测概率和分辨精度。

主权项

1.一种基于协方差矩阵稀疏表示的宽带信号DOA估计方法，其特征在于，接收阵列为M个全向阵元组成的均匀线阵，且阵元间距为d，所述接收阵列接收从空间远场入射的P个宽带入射信号，入射角度分别记作θ₁,θ₂,…,θ_i,…,θ_P，入射频率的范围为[f_l,f_h]，f_l表示入射最低频率，f_h表示入射最高频率，θ_i表示第i个宽带入射信号的入射角度，1≤i≤P；所述方法包括：步骤1，建立宽带信号频域模型；步骤2，基于所述宽带信号频域模型，通过聚焦处理得到参考频率处的协方差矩阵；步骤3，利用所述参考频率处的协方差矩阵进行稀疏表示，构造关于稀疏向量b⁰的目标函数其中，B＝[b₁,…,b_m,…,b_M]，b_m表示矩阵B的第m列，m＝1,2,…M，b_m是Q×1的系数向量，表示矩阵B第q行的二范数，W表示加权矩阵，W^‑1/2为加权矩阵W逆矩阵的平方根矩阵；G为块对角矩阵，G_m＝[e₁,e₂,…e_m‑1,e_m+1,…,e_M]^T，G_m为(M‑1)×M的矩阵，e_m为M×1的向量，e_m的第m个元素为1，其余元素均为0；vec(·)表示矩阵的向量化；表示冗余字典；η表示判决门限；R_Y表示参考频率处的协方差矩阵；步骤4，求解所述目标函数，得到稀疏向量b⁰，进而根据所述稀疏向量的非零元素对应的位置确定所述P个宽带入射信号的入射角度。