专利名称：一种基于门限检测的宽带信号波达方向估计方法
技术领域：
本发明涉及一种波达方向估计方法，具体说是涉及到无线通信系统接收信号的 波达方向估计方法。
背景技术：
目前，关于窄带信号的空间谱估计算法已经比较成熟，随着通信信号处理的高 精尖技术的发展，宽带信号DOA估计算法已成为国内外研究的热点。宽带信号与窄带信 号相比具有抗干扰能力强、分辨率高、信息量大、与背景噪声相关性弱的特点，有利于 目标检测、参量精确估计、目标特征提取，已在雷达、声纳、通讯、地震勘探、医学成 像等众多领域得到了广泛的应用，特别是在雷达系统和通信系统中，如何精确估计信号 的波达方向是一个有着重要研究意义的问题。宽带信号波达方向的估计方法，主要分为两类一类是ISM方法，另一类是 CSM方法。ISM方法在高信噪比时简单且有效，但在低信噪比时，由于某些频段上的 DOA估计效果非常差，造成整体的性能较差，所以这类算法往往不能得到满意的结果， 且不能分辨相干源。CSM方法在求聚焦矩阵时需要对入射信号的角度进行预估计，而预 估计的结果与真实信号方向的接近程度将对最终的测向结果有很大的影响，所以两种方 法实施起来均存在各自的缺点和不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对宽带信号的波达方向有比较理想的估计效果的基 于门限检测的宽带信号波达方向估计方法。本发明的目的是这样实现的首先将宽带数据在频域上分解成不相重叠的窄带 分量，将阵列接收数据在整个观测时间分成K个长为Td的子间隔，对每个子间隔进行J 点的离散傅里叶变换，就得到了带宽内J个不相重叠的子带，即
X”f〗 Α}/Ρθ Sk J Nk 7 1,. J-k \- K式中，Xqf1，Syf1，M/,分别是对某一子带上的接收数据、信号及噪声 的DFT变换。上式说明，宽带信号被分解成J个不相重叠的子带。其次进行能量门限检测，对各子带的能量进行排序，选出能量值处于中间位置 的子带，将该子带的能量值作为检测门限，记为WT，若某一子带的能量▼小于WT，即 WJTMWt,则在接下来的计算中舍去该子带，保留能量大于检测门限的子带。而后利用MUSIC算法求出大于门限的子带的空间谱，具体步骤如下(1)根据阵列接收数据的K次快拍构成数据矩阵Z 歹/) ,χ； ,· ,XjKil勢估计出
协方差矩阵尺Iff;
K(2)对R进行特征分解有R υΣΙ^, U为特征矢量矩阵，Σ为特征值组成的对角阵
权利要求
1. 一种基于门限检测的宽带信号波达方向估计方法，其特征在于1)首先，将宽带数据在频域上分解成不相重叠的窄带分量，将阵列接收数据在整个 观测时间分成K个长为Td的子间隔，对每个子间隔进行J点的离散傅里叶变换，就得到 了带宽内J个不相重叠的子带，即Xk(^) = A(。e)Sk(fJ)+Nk(fJ)j = 1，· J ； k = 1，· K式中，Xk(P，Sk(P，NkOP分别是对某一子带上的接收数据、信号及噪声的DFT变换；2)其次，进行能量门限检测，对各子带的能量进行排序，选出能量值处于中间位置 的子带，将该子带的能量值作为检测门限，记为WT，若某一子带的能量▼小于WT，即 Wj < Wx,则在接下来的计算中舍去该子带，保留能量大于检测门限的子带；3)而后，利用MUSIC算法求出大于门限的子带的空间谱；，具体步骤如下(1)根据阵列接收数据的K次快拍构成数据矩阵X=[X(O)，x(l), ，x(K-l)],估计出协方差矩阵R= 1/KXXH;(2)对R进行特征分解有R= U∑Uh, U为特征矢量矩阵，Σ为特征值组成的对角阵，
2.根据权利要求1所述的一种基于门限检测的宽带信号波达方向估计方法，其特征在 于，将求得的DOA作为预估角度代入到RSS算法进行相干信号的波达方向估计，构造聚 焦矩阵Τ(ζ， θ),使得聚焦后的阵列流型与聚焦频点阵列流型之间的误差最小，且聚焦 矩阵为酉矩阵，即
全文摘要
本发明提供的是一种基于门限检测的宽带信号波达方向估计方法。通过能量门限检测，舍弃了能量小于门限的子带，对大于门限的子带作窄带的空间谱处理，然后采用谱加权的方法求出波达方向角。对于非相干信号，可以得到精确的估计结果。对于相干信号，则可以将本方法的估计结果作为相干信号处理方法(CSM，Coherent Signal-Subspace Method)的预估角，然后利用聚焦变换的方法求出准确的DOA信息。与传统方法相比，该方法原理简单、估计准确、运算量相对较小，在实际应用中能够大大降低硬件成本。
文档编号H04B7/08GK102013911SQ20101057078
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者张曙, 老世帅 申请人:哈尔滨工程大学