南京信息工程大学行鸿彦获国家专利权
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龙图腾网获悉南京信息工程大学申请的专利一种基于改进MUSIC算法的多径时延估计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115545067B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210695993.3,技术领域涉及:G06F18/15;该发明授权一种基于改进MUSIC算法的多径时延估计方法是由行鸿彦;陈梦;王海峰;李胤演设计研发完成,并于2022-06-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于改进MUSIC算法的多径时延估计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于改进MUSIC算法的多径时延估计方法,实现步骤为:计算多径环境下接收信号的归一化互谱序列h[k];利用空间平滑思想将h[k]化分为多个重叠子序列hq,取每个子序列的共轭数据xq;利用hq和xq计算得到改进的协方差矩阵对进行特征值分解,获取噪声特征值及与之对应的噪声特征向量;对噪声特征值进行修正,利用修正后的噪声特征值改进MUSIC时延估计谱;对估计谱进行谱峰搜索,获取多径时延值。本发明有效利用测量数据的共轭信息和噪声特征值信息,可以在小采样数据、低信噪比条件下对多径时延进行高精度估计。
本发明授权一种基于改进MUSIC算法的多径时延估计方法在权利要求书中公布了:1.一种基于改进MUSIC算法的多径时延估计方法,其特征在于,包括以下步骤: 1计算多径环境下接收信号的归一化互谱序列h[k]; 多径环境下,两个接收器的接收信号经采样后表示为: 式中,y1n和y2n表示两个接收器分别接收到的信号,sn表示未知源信号,w1n和w2n表示加性高斯白噪声,sn、w1n和w2n互不相关;假设y1n只有直达波,y2n含有多途信号;D2为多径传播的路径数目,α2i表示各路径的衰减系数,τ2i表示y2n的多径分量和y1n的直达波分量之间的相对时间延迟; 接收信号y1n的自相关为: 式中,rssm和分别表示sn和w1n的自相关;y1n的功率谱为 式中,Sssw和分别表示rssm和的傅里叶变换; 接收信号y1n与y2n的互相关为: 接收信号y1n与y2n的互功率谱为: 将式3代入式5可得: 用对进行归一化处理,得到接收信号归一化互谱: 式中, 对hw进行频域采样得到接收信号的归一化互谱序列h[k]: 式8的矢量形式为: h=Aα-ε9 式中,h=[h[0],h[1],...,h[K-1]]T,ε=[ε[0],ε[1],...,ε[K-1]]T, 2利用空间平滑思想将h[k]化分为多个重叠子序列hq,取每个子序列的共轭数据xq; 把数据序列h[k]化分为长度为M的重叠子序列,取 hq=[h[q],h[q+1],...,h[q+M-1]]Tq=0,1,...,K-M10 式中,子序列的长度表示向下取整;取每个子序列数据hq的共轭形式定义一种新的数据向量xq: 式中,J为反对角线上元素为1,其余元素为0的M×M阶交换矩阵; 3利用hq和xq计算得到改进的协方差矩阵 计算所有子序列hq的协方差矩阵的均值,其表达式如下: 计算xq的自相关矩阵的均值以及hq与xq的互相关矩阵的均值 定义改进的协方差矩阵为: 4对进行特征值分解,获取噪声特征值及与之对应的噪声特征向量; 对协方差矩阵进行特征值分解,以代表排序后的特征值,前D个最大特征值为信号特征值,其余M-D个特征值为噪声特征值,其中,多径数目D由最小描述长度准则估计得到,进而 式中,∑表示信号特征值组成的对角矩阵,表示对应于∑的信号特征向量组成的信号子空间,∑表示噪声特征值组成的对角矩阵,表示对应于∑的噪声特征向量组成的噪声子空间; 5对噪声特征值进行修正,利用修正后的噪声特征值改进MUSIC时延估计谱; 对M-D个噪声特征值进行修正: 式中,是修正后的噪声特征值,β是修正值,用于控制噪声特征值之间的发散程度;β选取满足式18的最小整数; 利用信号子空间和噪声子空间的正交性构造MUSIC时延估计谱,并采用修正后的噪声特征值对估计谱加权,得到新的MUSIC时延估计谱的表达式为: 式中,vi为对应于噪声特征值λi的特征向量; 6对估计谱进行谱峰搜索,获取多径时延值; 对式19进行谱峰搜索,得到的前D2个最大峰值点对应的时间τ即为所估计的多径时延值。
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