一种基于背景噪声频谱起伏特性的宽带阵列信号处理方法

摘要

本发明涉及一种基于背景噪声频谱起伏特性的宽带阵列信号处理方法，该处理方法为：首先通过多次快拍累积得到较准确的频域协方差矩阵估计，同时这也是后续对角减载系数以及后置加权系数得到准确求解的基础；然后对频域协方差矩阵进行特征分解求取对角减载系数，将频域协方差矩阵主对角线元素乘以减载系数后得到新的频域协方差矩阵；使用减载后的频域协方差矩阵进行MVDR波束形成，得到各个频点的空间能量谱；最后使用最优频段加权系数对各个频点的空间能量谱进行加权求和，得到最终的空间能量谱；本发明在提高弱目标检测性能的同时，改善多目标分辨性能，该技术较常规波束形成器以及MVDR波束形成器具有更好的探测性能。

主权项

一种基于背景噪声频谱起伏特性的宽带阵列信号处理方法，其特征在于：该处理方法包括如下步骤：1)、通过M次时域采样得到阵列信号x(m)，为N×M矩阵，N为阵元数；然后进行傅里叶变换得到N×M维阵元域频域信号X_k(f)，k表示第k次频域快拍，再计算处理频段内各个频点所对应的频域协方差矩阵2)、对各个频域协方差矩阵进行K次频域快拍的累积，积分时间可设定，得到累加后的阵列频域协方差矩阵$\hat{R}\left(f\right)=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\Sigma }}{\hat{R}}_k\left(f\right);$3)、利用特征值分解得到的特征值μ_n,n＝1,2,…,N，然后求取特征值的最小值min(μ_n)以及协方差矩阵主对角线上的最大元素从而得到对角减载系数λ_op为${\lambda }_{op}=1-\frac{\min \left({\mu }_n\right)}{max\left(diag\right(\hat{R}\left(f\right)\left)\right)};$4)、将主对角线上的元素均乘以λ_op，得到对角减载后的协方差矩阵5)、对进行MVDR波束形成得到各个频点的空间能量谱P^λ(f,θ)，并使用P^λ(f,θ)中的最小值代替噪声功率作为最优频段加权系数6)、使用a(f)对处理频段[fL,fH]内各频点的空间能量谱进行最优后置频段加权处理，得到最终的输出空间能量谱为$P^{\lambda }\left(\theta \right)=\underset{f=fL}{\overset{fH}{\Sigma }}a\left(f\right)P^{\lambda }(f,\theta ).$