一种基于改进SAGE的多普勒参数估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114362852A(43)申请公布日2022.04.15(21)申请号202111474809.4(22)申请日2021.12.03(71)申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号(72)发明人余宇宁尹学锋(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人赵志远(51)Int.Cl.H04B17/309(2015.01)G06F17/18(2006.01)G06F17/15(2006.01)权利要求书5页说明书11页附图5页(54)发明名称一种基于改进SAGE的多普勒参数估计方法(57)摘要本发明涉及一种基于改进SAGE的多普勒参数估计方法，该方法通过利用信道中散射体分布的先验信息，对多普勒功率谱的概率密度函数进行合理假设，并基于多普勒频率的先验概率分布对SAGE算法中多径的多普勒参数进行初始值设置及分层估计，优先估计多普勒频率先验概率高的区间内的多径分量。与现有技术相比，本发明通过交换多径的估计顺序，减少似然谱中的周期延拓部分对估计过程的影响，具有可靠性高的优点。CN114362852ACN114362852A权利要求书1/5页1.一种基于改进SAGE的多普勒参数估计方法，其特征在于，该方法通过利用信道中散射体分布的先验信息，对多普勒功率谱的概率密度函数进行合理假设，并基于多普勒频率的先验概率分布对空间交替广义期望最大化SAGE算法中多径的多普勒参数进行初始值设置及分层估计，优先估计多普勒频率先验概率高的区间内的多径分量。2.根据权利要求1所述的一种基于改进SAGE的多普勒参数估计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1、确定除多普勒频率之外的相关参数的初始取值及估计范围，给出多径多普勒频率的先验分布；设定分层数，确定每层多普勒频率估计范围及初始取值；步骤S2、利用初始多普勒频率估计范围，对当前估计路径采用期望最大化，基于坐标态更新获取当前多径分量的参数估计；步骤S3、判断当前多径的多普勒频率估计结果距离当前层多普勒频率估计范围的边界是否小于设定的阈值：若成立，且当前多普勒频率估计范围未达到最大多普勒估计范围，则扩大一层多普勒频率估计范围，重复步骤S2；否则，结束当前路径的参数估计，转步骤S4；步骤S4、进行下一多径分量的参数估计，重复步骤S2～S3，直到所有路径估计结束；步骤S5、通过检测两次迭代间似然函数取值的差值，与所设定的阈值进行比较，判断SAGE迭代估计是否收敛；若不收敛则重复以上步骤进行下一次迭代更新，否则估计过程结束判断SAGE迭代估计是否收敛，若不收敛则重复S2～S4进行下一次迭代更新，否则估计过程结束。3.根据权利要求2所述的一种基于改进SAGE的多普勒参数估计方法，其特征在于，所述步骤S1中相关参数的初始取值及估计范围包括多径多普勒频率外的多径时延、复幅值以及多径数量。4.根据权利要求3所述的一种基于改进SAGE的多普勒参数估计方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下子步骤：步骤S11、获取初始多普勒频率估计范围：其中，c为光速，fc为测量系统的中心频率，为收发端相对径向移动速度，Tf为测量信号相邻帧时间间隔，vmax为当前快拍测量过程中收发端最大相对运动速度大小；步骤S12、确定理论多普勒频率的范围：其中，vmax为当前快拍测量过程中收发端最大相对运动速度大小，c为光速，fc为测量系统的中心频率；步骤S13、确定每层多普勒频率估计范围：每层估计中拓宽的多普勒估计范围为：2CN114362852A权利要求书2/5页其中，和分别为初始多普勒频率估计范围的上界和下界；inf(FD,max)和sup(FD,max)分别为最大多普勒估计范围的上界和下界；K为设定的分层数；第k层多普勒频率估计范围为：其中，vmax为当前快拍测量过程中收发端最大相对运动速度大小，c为光速，fc为测量系统的中心频率；和分别为初始多普勒频率估计范围的上界和下界，fD,layer为每层估计中拓宽的多普勒估计范围；步骤S14、设置多径在多普勒域上的初始取值栅格点间隔为：其中，和分别为第k层多普勒频率估计范围的上界和下界，fD,sidelobe为多普勒域似然函数的旁瓣宽度。5.根据权利要求4所述的一种基于改进SAGE的多普勒参数估计方法，其特征在于，所述步骤S14中多普勒域似然函数采用Bartlett似然谱，其旁瓣宽度fD,sidelobe表达式为：其中，Ts为一个快拍的时长。6.根据权利要求2所述的一种基于改进SAGE的多普勒参数估计方法，其特征在于，所述步骤S1为：步骤S11、构建大地坐标系，确定该坐标系下地面端和接收端的位置：以地图上一点为坐标O点，以地平面为XY平面，地垂线为Z轴，构建大地坐标系，其中为所述大地坐标系下的