一种基于空域自适应滤波的波达方向估计方法

摘要

一种基于空域自适应滤波的波达方向估计方法是针对均匀线阵，实现步骤为：1)接收数据进行K次采样，则参考阵元接收信号为d，辅助阵元接收信号为x(1)，......，x(K)；2)所有数据进行正交变换得解析信号......，3)对解析信号采用基于功率倒置的空域自适应滤波算法进行M次迭代计算，最后一次迭代计算出最优权值w(M)；4)把所有N+1个阵元视为一个新的阵列，构造一个新的权值矢量为w_e及方向矢量v_e(θ)；5)定义空间谱p(θ)，在可见区间内，对空间谱进行谱峰搜索，完成波达方向估计。该方法实现了窄带信号的DOA估计，无需进行信源数估计和矩阵特征分解，计算量小，分辨率高，实现简单。

主权项

1.一种基于空域自适应滤波的波达方向估计方法，其实现步骤为：第一步，由N+1个阵元构成的均匀线阵中，阵元间距l为半个波长，第一个阵元为参考阵元，其余N个阵元为辅助阵元，对阵元接收的窄带信号进行K次采样，采样频率为f_s，则参考阵元接收信号为d=[d(1) ... d(K)]，辅助阵元接收信号为$x\left(1\right)=\left[\begin{array}{c}{x}_1\left(1\right)\\ ...\\ x_N\left(1\right)\end{array}\right],$......，$x\left(K\right)=\left[\begin{array}{c}{x}_1\left(K\right)\\ ...\\ x_N\left(K\right)\end{array}\right],$其中N和K都为自然数，K>2N；第二步，对所有接收数据矢量进行正交变换，得到相应的解析信号$\hat{d}=\left[\begin{array}{ccc}\hat{d}\left(1\right)& ...& \hat{d}\left(K\right)\end{array}\right],$$\hat{x}\left(1\right)=\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_1\left(1\right)\\ ...\\ {\hat{x}}_N\left(1\right)\end{array}\right],$......，$\hat{x}\left(K\right)=\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_1\left(K\right)\\ ...\\ {\hat{x}}_N\left(K\right)\end{array}\right];$第三步，对解析信号采用基于功率倒置的空域自适应滤波算法，进行M次迭代计算求权值，第k次迭代权值为w(k)，收敛后的最后一次迭代计算出最优权值w(M)，该权矢量为N行列矢量，其中，迭代次数满足k<M<K，k=1,2,…,M-1；第四步，根据得到的最优权值矢量w(M)，把所有N+1个阵元视为一个新的阵列,构造一个新的权值矢量为$w_e=\left[\begin{array}{c}1\\ -w\left(M\right)\end{array}\right]$及方向矢量$v_e\left(\theta \right)=\left[\begin{array}{c}1\\ v\left(\theta \right)\end{array}\right],$v(θ)为入射信号进入N个辅助阵元的方向矢量；第五步，定义空间谱在可见区间内，对空间谱进行谱峰搜索，谱峰位置即为估计出的信号波达方向，谱峰个数即为信号个数。