专利名称：均匀线阵内不相关和相干信号混合情况下信号个数检测方法
技术领域：
本发明属于信号处理技术领域，具体涉及ー种均匀线阵内不相关和相干信号混合情况下信号个数检测方法。
背景技术：
阵列信号处理是信号处理的ー个重要分支，与參数估计、系统辨识、自适应滤波、统计信号处理以及矩阵理论等有密切的联系，并在雷达、声纳、通信、地震数据处理和医用成像等众多领域得到广泛的应用。其两个主要研究方向是信号个数估计和信号方向估计，其中信号个数估计又是方向估计的基础，当信号个数估计不准确的时候，信号方向估计将会受到严重影响，因此研究一种高效，精确的信号个数估计算法具有重大的研究意义。
信号个数检测算法中，最经典的是基于信息论准则的算法，包括基于AIC准则和MDL准则算法，这种算法的制定是通过对阵列协方差矩阵进行特征值分解，利用噪音子空间所对应的特征值的多样性对信号个数进行检测。但是在实际中由于多径传输效应的存在，入射信号经常是完全相关的，(例如，相干)，这时无噪声的阵列协方差矩阵的秩将会比入射信号个数小，从而造成传统的AIC/MDL方法严重退化。当所有入射信号都相干，预处理技术例如空间平滑(SS)或者前后向空间平滑(FBSS)可以与AIC/MDL方法结合对相干信号进行去相关。实际情况中当多径传输的几个信号相干时，入射信号是不相关信号和相干信号的组合。传统的方法例如AIC/MDL结合FBSS预处理和MENSE(參见J. Xin，N. Zheng, andA. bano, “bimple and efncient nonparametric method for estimating the number oisignals without eigendecomposition,，，IEEE Trans, bignal Process. , vol. 55, no. 4, pp.1405-1420，2007.)只能估计出入射信号的总个数。尽管平滑秩轮廓(SRP)方法(參见T. -J.Shan, A. Paulraj, and T. Kailath, “On smoothed rank profile tests in eigenstructuremethods for direction-of-arrival estimation, ” IEEE Trans. Acoust. , Speech, bigna丄Process.，vol. 35，no. 10，pp. 1377-1385，1987.)可以估计不相关和相干信号个数，当信噪比(SNR)很低或者快拍数很小时该方法的检测效果会退化。本发明因此而来。

发明内容
本发明目的在于提供一种均匀线阵内不相关和相干信号混合情况下信号个数检测方法，解决了现有技术中入射信号相干时检测效果会退化、检测结果存在较大误差等问题。为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是—种均匀线阵内不相关和相干信号混合情况下信号个数检测方法，其特征在于所述方法通过构造差分矩阵并将差分矩阵分割成叠加子矩阵，构造连接矩阵，通过求得连接矩阵的秩获得入射信号中相干信号个数；通过基于奇异值分解的比率准则获得入射信号阵列协方差的秩，得到不相关信号个数估计。优选的，所述方法包括以下步骤(I)通过线性阵列模型获得入射信号样本的协方差矩阵；(2)通过对样本协方差矩阵进行奇异值分解得到估计的奇异值；根据针对不相关信号定义的比例准则获得不相关信号个数；(3)根据构造估计的差分矩阵，将差分矩阵分割为L个前向叠加子矩阵和L个后向叠加子矩阵；根据前向叠加矩阵和后向叠加矩阵生成ー个连接矩阵，并进行奇异值分解；根据针对相干信号定义的比例准则，获得相干信号的个数。优选的，所述方法步骤(I)中阵列模型为
权利要求
1.一种均匀线阵内不相关和相干信号混合情况下信号个数检测方法，其特征在于所述方法通过构造差分矩阵并将差分矩阵分割成叠加子矩阵，构造连接矩阵，通过求得连接矩阵的秩获得入射信号中相干信号个数；通过基于奇异值分解的比率准则获得入射信号阵列协方差的秩，得到不相关信号个数估计。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 (1)通过线性阵列模型获得入射信号样本的协方差矩阵； (2)通过对样本协方差矩阵进行奇异值分解得到估计的奇异值；根据针对不相关信号定义的比例准则获得不相关信号个数； (3)根据构造估计的差分矩阵，将差分矩阵分割为L个前向叠加子矩阵和L个后向叠加子矩阵；根据前向叠加矩阵和后向叠加矩阵生成一个连接矩阵，并进行奇异值分解；根据针对相干信号定义的比例准则，获得相干信号的个数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述方法步骤(I)中阵列模型为
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述方法步骤(3)中相干信号个数按照如下步骤进行估计1)根据式(II)与不相关信号对应的足、与相干信号对应的I和与加性噪声对应的σ 2Im,构造差分矩阵瓦
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述方法步骤(3)中不相关信号个数按照如下步骤进行估计 Al)对阵列协方差矩阵R进行SVD分解，本发明得到最小的M-Ku-I个奇异值{>k}等于σ2，即
全文摘要
本发明公开了一种均匀线阵内不相关和相干信号混合情况下信号个数检测方法，其特征在于所述方法通过构造差分矩阵并将差分矩阵分割成叠加子矩阵，构造连接矩阵，通过求得连接矩阵的秩获得入射信号中相干信号个数；通过基于奇异值分解的比率准则获得入射信号阵列协方差的秩，得到不相关信号个数估计。经过大量仿真实验证实，本方法在更少的快拍数和低信噪比下优于经过FBSS预处理的MDL/AIC方法、MENSE和SRP。
文档编号G01D21/00GK102706385SQ201210142879
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者刘畅农, 辛景民, 郑南宁, 陶浩 申请人:西安交通大学苏州研究院