基于變換矩陣的特征值差分信源數估計方法
【專利摘要】本發明公開了基于變換矩陣的特征值差分信源數估計方法，包括以下幾個步驟：利用陣列接收空間中的窄帶遠場平面波信號，獲得接收數據；根據接收到的數據計算協方差矩陣；構造L組陣列協方差矩陣的變換矩陣C；求每組變換矩陣的特征值，并將特征值的絕對值從大到小降序排列，間隔選取降序排列后的M/2個或(M-1)/2個特征值的絕對值；令向量ln＝[λ1n′,λ2n′,…,λ5n′]，得到向量ln的方差σln；設定檢測門限γ，選出大于檢測門限γ值的方差σln的個數，即為信源數。本發明具有在非均勻噪聲環境下估計性能優良并且易于實現的優點。
【專利說明】基于變換矩陣的特征值差分信源數估計方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于陣列信號處理【技術領域】，尤其設及一種針對窄帶遠場信號的基于變換 矩陣的特征值差分信源數估計方法。
【背景技術】
[0002] 波達方向估計作為陣列信號處理的一個重要研究方向，近年來已得到了極大的 應用與發展。基于空間譜估計的超分辨測向算法，因其具有優良的性能而得到了廣大 專家學者們的廣泛關注，其中比較有代表性的算法有多重信號分類（multiple signal classification,MUSIC)算法和旋轉不變子空間（estimation of signal parameters via rotational techniques,ESPRIT)算法。空間譜估計的大多數算法都需要知道準確的信號 源數目，當信號源數目的估計值與真實的信號源數目不一致時，空間譜估計結果將會產生 較大誤差甚至失效。因此，信號源數目的準確估計是各種超分辨算法發揮優良性能的必要 前提。
[0003] 常用的信源數估計方法主要有信息論方法和蓋氏圓方法等。基于信息論準則的信 源數估計方法利用陣列協方差矩陣的特征值，根據信號特征值和噪聲特征值的差別來進 行信源數估計。信息論準則算法的計算復雜度小，但僅能適用于白噪聲背景，無法直接應用 于非均勻噪聲背景下。蓋氏圓算法雖然能應用于色噪聲背景，但是在信噪比較低的條件下 性能較差。
[0004] 在實際環境中，由于陣元之間的空間相關性、陣元互禪或者各通道增益的不一致 性W及通道內部噪聲的不一致性等條件的制約，導致各個陣元接收到的噪聲功率不等，常 表現為非均勻噪聲。非均勻噪聲的存在使得一些只能應用于白噪聲條件下的信源數估計方 法無法得到準確的估計結果，算法性能受到嚴重影響。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種非均勻噪聲環境下估計性能優良并且易于實現的，基于 變換矩陣的特征值差分信源數估計方法。
[0006] 本發明是通過W下技術方案實現的：
[0007] 基于變換矩陣的特征值差分信源數估計方法，包括W下幾個步驟：
[000引步驟一：利用陣列接收空間中的窄帶遠場平面波信號，獲得接收數據x(t);
[0009] 步驟二：根據陣列接收到的數據計算協方差矩陣
【權利要求】
1. 基于變換矩陣的特征值差分信源數估計方法，其特征在于，包括以下幾個步驟： 步驟一：利用陣列接收空間中的窄帶遠場平面波信號，獲得接收數據X(t);
步驟三：構造L組陣列協方差矩陣的變換矩陣C; 步驟四：求每組變換矩陣的特征值Xn,Xi2,…，XMi= 1，2,…，L，并將特征值的絕 對值從大到小降序排列，間隔選取降序排列后的M/2個或（M-I) /2個特征值的絕對值，得到 當M為偶數時的特征值的絕對值Ail'，Ai2'，…，AiM/2'，當M為奇數的特征值的絕對值 入il，入i2 ，…，入i (M-1)/2 '，M為陣元數目，i = 1，2,…，L; 步驟五：令向量111=[人111'，人211'，"％人 5/]，當^/[為偶數時，11=1，2，"％]/[/2，當M為奇數時n= 1，2,…，（M-I)/2,得到向量In的方差〇 ln; 步驟六：設定檢測門限y，選出大于檢測門限y值的方差〇ln的個數，即為信源數。
2. 根據權利要求1所述的基于變換矩陣的特征值差分信源數估計方法，其特征在于： 所述的變換矩陣C為
其中，接收數據x(t) =A(0)s(t)+n(t)，A(0)為M維的陣列流型矩陣，s(t)為信號 矢量，n(t)為噪聲矢量，< 為噪聲n(t)的方差，Rs=E[s(t)sH(t)]為信號協方差矩陣，Rn =E[n(t)nH (t)]為噪聲協方差矩陣，矩陣B為： 當M為偶數時： B=diag( 3，n" 8，n2, --?，8，nJ172) rI1= rI2='"'= (M-l)/2= rI ^ S ^〇 當M為奇數時： B=diag( 8 ,H1, 8 ,n2, - , 8 ,q(M_1)/2, 8 ) rI1= 1I2='"'= (M-l)/2= 1I ^ S ^〇 選取L組S值和n值，得到L組變換矩陣Cii= 1，2,…L。
3. 根據權利要求1所述的基于變換矩陣的特征值差分信源數估計方法，其特征在于： 所述的間隔選取的方法為：對正負成對的非零特征值取絕對值后得到兩個大小相等的絕對 值，兩個大小相等的絕對值中選擇一個。
【文檔編號】G01S3/00GK104502885SQ201510001257
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月4日 優先權日:2015年1月4日
【發明者】司偉建, 程晨, 曲志昱 申請人:哈爾濱工程大學