非相干信号子空间(ISM)的宽带源DOA估计方法附matlab代码

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⛄ 内容介绍

基于非相干信号子空间（Incoherent Signal Subspace Method，ISM）的宽带源方向估计方法用于估计多个宽带信号源的到达角度。

下面是一种基于非相干信号子空间的宽带源DOA估计的基本步骤：

1. 数据采集：使用阵列天线收集来自多个宽带信号源的接收信号。确保采样频率足够高以覆盖整个带宽范围。
2. 信号预处理：对采集到的信号进行处理，包括时域对准和频谱校准，以消除时间和频率上的不匹配。
3. 构建协方差矩阵：根据预处理的信号数据，构建离散时间协方差矩阵。该矩阵描述了信号在阵列中传播的相关性。
4. 特征分解：对协方差矩阵进行特征值分解，得到其特征值和特征向量。
5. 信号子空间构建：通过选择与较大特征值对应的特征向量，构建信号子空间。这些特征向量表示信号源信息的子空间。
6. ISM方法应用：利用非相干信号子空间的特性，通过在子空间中搜索峰值来估计宽带信号源的到达角度。通常使用峰值搜索算法，如多维栅格搜索或泛化似然比检验，以确定方位角和俯仰角。
7. 多源分辨判别：对于多个宽带信号源，使用电磁场分布的几何和时频特性进行分辨判别，以区分不同源的DOA估计。

需要注意的是，基于非相干信号子空间的宽带源DOA估计方法对阵列几何、叠和噪声水平具有一定的灵敏度。因此，在实际应用中，可能需要结合其他方法和技术（如滤波、时间差测量等）进行优化和改进，以提高方向估计的准确性和鲁棒性。

⛄ 部分代码

clc
clear all
close all
N=10;       %阵元个数
L=1000;     
J=10;       %频率点数
M=10^4;     %时域抽样快拍数
f0=100; %信号中心频率
fs=100;     %抽样频率1000MHZ
SNR=100;     dB的信噪比10lg(SNR)
q=zeros(N,(M/L)); 
T=100; %发射脉宽 100s
%t=T*[0:1/M:(M-1)/M];%离散点对应的时间点
B=40;  %调频带宽 30MHz
for i=1:(M/L)
Rx(:,:,i)=r(:,:,i)*r(:,:,i)'/L;
[F(:,:,i),D(:,:,i)]=eigs(Rx(:,:,i),N-3,'SM');
xa=-1:0.01:1;
n=[0:1:N-1]';
fk=f0-B/2 i*B/10;
    for m=1:length(xa)
        Va=exp(j*pi*fk/f0*xa(m)*n);   
        p0(i,m)=1/(Va'*F(:,:,i)*F(:,:,i)'*Va);    
    end    
end 
 z=zeros(1,length(xa));
for i=1:(M/L)
 z=z p0(i,:);  %矩阵各行累加
end
 
p1=z/(M/L);
%作图  
plot(xa,10*log10(p1));
title('Classic MUSIC Spectrum');
xlabel('Angle');
ylabel('Spectrum');
grid on;

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] 闫杰.宽带相干信号DOA估计算法研究[D].重庆邮电大学,2013.DOI:10.7666/d.Y2399407.

[2] KONG De-zhi,孔德智,SUN Chao,等.基于子带峰值能量检测的宽带DOA估计仿真研究[C]//中国声学学会第十一届青年学术会议会议论文集.中国声学学会, 2015.

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