一种稳健的远场窄带信号源个数估计方法
【专利摘要】本发明提供一种稳健的远场窄带信号源个数估计方法，在未知信号源个数下，先假设信号源个数最大为M-1，根据估计得到含有真实实际的信号源的方向以及虚假信号源方向，进一步估计得到对应的M-1功率值。利用实际信号源功率估计值具有稳健性，虚假信号源功率估计值等于噪声功率以及功率估计值受到信号源入射角度影响较小这三个特性，将功率估计值替换常规的基于特征值的信号源个数判断方法中的特征值，进行信号源个数估计。避免了基于特征值的信号源个数估计方法的不稳健因素，可在复杂情况下进行稳健可靠的信号源个数估计，便于实际应用。
【专利说明】一种稳健的远场窄带信号源个数估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及阵列信号处理技术，具体涉及信号源个数估计技术。
【背景技术】
[0002]基于传感器阵列的辐射源定位是阵列信号处理的一个重要研究内容，它在雷达，声纳，无线通信，地震学以及射电天文学等众多领域中都有着广泛的应用。通常情况下，当信源位置与接收阵列距离较远时，在接收端可以将目标发射信号看成是一个平面波，目标的位置可以通过信源的方位角(DOA)来确定。在过去十几年来，MUSIC (Multiple SignalClassification 多信号分类)算法，ESPRIT (Estimation of Signal Parameters viaRotational Invariance Techniques,旋转不变性技术)算法,极大似然(MLE), 二阶统计量和加权线性预测等方法都被用来对目标进行定位。
[0003]信号源个数估计问题是阵列信号处理的一个非常重要的议题，因为大多数高分辨阵列测向算法的性能依赖于对信号源个数的充分已知。在阵列信号处理领域中最主要的方法就是利用信息论准则进行信源的估计，如信息论准则(AIC)和最小描述长度准则(MDL)等。这些准则都是由似然函数和惩罚函数两部分构成，并由惩罚函数来区别这些算法。另外，利用信号和噪声子空间的结构特征提出的PDL方法，相对于MDL算法等，具有更好的性能，且能估计相干和非相干信号的个数。
[0004]另一类信源估计方法也可以说是最原始的方法就是假设检验法。这类方法都是假定最小特征值(噪声特征值)的相等性，然后利用二元或多元假设检验的方法估计出信号源数。
[0005]以上的信源估计方法不管是信息论类准则还是假设检验类方法都是依赖于阵列协方差矩阵的特征值这一前提条件。特征值的计算受信号入射角度，信号功率以及阵元个数影响。入射角度不同，阵元个数不同，都会影响信源个数的判断的准确性。特别是在实际应用场合中，基于特征值的估计信号源个数方法，存在适应性不高，检测性能低下等问题。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是，消除不必要的影响因素，提供一种稳健可靠的远场窄带信号源个数估计方法。
[0007]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种稳健的远场窄带信号源个数估计方法，包括以下步骤:
[0008]步骤I预设信号源个数为M-l，M为阵元天线总数，M≥3 ;
[0009]步骤2使用基于旋转不变性DOA估计算法，如TLS-ESPRIT算法估计得到M_1个信
号源方向4，k=l，2，…，;
[0010]步骤3根据M-1个信号源入射角度值构造M-1个方向矢量
【权利要求】
1.一种稳健的远场窄带信号源个数估计方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I预设信号源个数为M-l，M为阵元天线总数，M≥3 ; 步骤2使用基于旋转不变性技术的DOA估计算法，估计得到M-1个信号源方向G.k=l，2，…，M-1 ； 步骤3根据M-1个信号源入射角度值构造M-1个方向矢量a(么)，再估计M-1个方向的信号源功率Pk:
2.如权利要求1所述一种稳健的远场窄带信号源个数估计方法，其特征在于，使用总体最小二乘-旋转不变性技术DOA估计算法估计得到M-1个信号源方向
3.如权利要求1所述一种稳健的远场窄带信号源个数估计方法，其特征在于，所述基于特征值信号的信号源个数判断为AIC准则、MDL准则或HQ准则。
4.如权利要求3所述一种稳健的远场窄带信号源个数估计方法，其特征在于，当使用AIC准则进行信号源个数判断的具体方式是: 以功率值Pk替换特征值进行信号源个数判决，判定使得Power_AIC(i)取得最小值的i为远场窄带信号源个数左:
【文档编号】G01S1/00GK103616661SQ201310534556
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】姜家财, 张花国, 李万春, 魏平 申请人:电子科技大学