一种适用于高分辨阵列的快速鲁棒的信源个数检测方法

摘要

本发明公开了一种适用于高分辨阵列的快速鲁棒的信源个数检测方法，属于信号处理领域。建立阵列天线的接收数据模型，用多级维纳滤波器对接收数据进行逐级滤波，得到各级的最小均方误差，然后用最小均方误差计算最大似然函数。同时，用计算最大似然函数所涉及的自由参数来确定模型中的未知自由参数的个数，最后得到一个改进的最小描述长度方法，从而实现对空域中的未知信源个数的检测。本发明解决了传统信源数检测技术中计算复杂度高、对非均匀噪声敏感等问题，对比已有技术，本发明更能快速鲁棒地得到待测空域内的信源个数，为应用于实际中的相控阵雷达和通信系统进行目标/用户跟踪、波达方向估计、自适应滤波处理等提供了必要的保障。

主权项

1.一种适用于高分辨率阵列的快速鲁棒的信源个数检测方法，其特征在于，包括如下步骤：(I)、阵元个数为N的阵列天线接收到L个快拍数据，根据多级维纳滤波器原理，求出多级维纳滤波器各级的最小均方误差，令多级维纳滤波器第j级的最小均方误差为ρ_j，其中，j＝1，2，...，M，M＝N-1；(II)、把步骤(I)中求出的各级最小均方误差ρ_j代入下式，得到最小描述长度mMDL(k)与假定的信源个数k的关系：$\mathrm{mMDL}\left(k\right)=L(M-k)\ln \left(\frac{1/(M-k){\Sigma }_{j=k+1}^M{\rho }_j}{{\left({\Pi }_{j=k+1}^M{\rho }_j\right)}^{1/(M-k)}}\right)+\frac{1}{2}k(2M-k-1)\ln L$(III)、令整数k从0递增变化到M-1，搜索最小描述长度mMDL(k)的最小值，此时该最小值所对应的k值即为检测到得信源个数即：$\hat{q}=\arg \underset{k=\mathrm{0,1},...,M-1}{\min }\mathrm{mMDL}\left(k\right)$其中，所述步骤(I)中获得多级维纳滤波器各级的最小均方误差的方法如下：①利用下式确定初始参考信号d₀(t_l)和初始观测数据X₀(t_l)：初始参考信号：d₀(t_l)＝x_M+1(t_l)；初始观测数据：X₀(t_l)＝[x₁(t_l)，...，x_M(t_l)]^T；其中，d₀(t_l)和X₀(t_l)分别为多级维纳滤波器的初始参考信号和初始观测数据，x_i(t_l)表示第i个阵元在t_l时刻接收到得回波数据；②前向递归：令i＝1，并执行以下a～f步骤，每次执行完步骤f后，令i增加1，重复执行a～f，直到i＝M最后一次执行a～f步骤，依次得到各级观测数据和参考信号的互相关的二范数δ_i、匹配滤波器h_i和参考信号的方差a、第(i-1)级观测数据和参考信号的互相关：b、第(i-1)级观测数据和参考信号的互相关的二范数：c、第i级匹配滤波器：d、第i级参考信号：e、第i级参考信号的方差：f、第i级观测数据：X_i(t_l)＝X_i-1(t_l)-h_id_i(t_l)；③后向递归：首先按照下式计算第M级最小均方误差ρ_M：ρ_M＝E[|d_M(t_l)|²]其次利用ρ_M和步骤②中的结果代入下述(*)式进行逐级递归，获得多级维纳滤波器各级最小均方误差，所述(*)式为：${\rho }_{i-1}={\sigma }_{d_{i-1}}^2-{\left|{\delta }_i\right|}^2/{\rho }_i---(*)$具体的说，③中利用后向递归获得多级维纳滤波器各级最小均方误差方法是：令i＝M，执行(*)式，获得ρ_M-1；再令i＝M-1，执行(*)式，获得ρ_M-2；以此类推，即每次执行(*)式后令i减1，再次执行(*)式，直到i＝2最后一次执行(*)式得到ρ₁为止，从而获得多级维纳滤波器各级最小均方误差ρ_j，其中j＝1，2，...，M。