[發(fā)明專利]基于天線均勻平面陣的二維波達(dá)方向角估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310234731.8
• 申請(qǐng)日: 2013-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN103353588A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡晶晶;秦國(guó)棟;武斌;鮑丹;劉高高;李鵬;曹向海;馮小平;張葵;趙國(guó)慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S5/00
• 分類號(hào): G01S5/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于天線均勻平面陣的二維波達(dá)方向角估計(jì)方法，包括以下步驟：

1）采用天線接收機(jī)形成均勻平面陣，其中x軸方向有N個(gè)天線接收機(jī)，y軸方向有M個(gè)天線接收機(jī)，且天線接收機(jī)間距均為d，N≥2，M≥2，0<d≤λ/2，λ為入射窄帶信號(hào)波長(zhǎng)；

2）將I個(gè)不相關(guān)的窄帶信號(hào)s_i(t)以二維波達(dá)方向角(α_i,β_i)入射到天線均勻平面陣上，其中，i=1,2,...,I，1≤I<NM，α_i表示待求的第i個(gè)窄帶信號(hào)的入射方向與x軸的夾角，β_i表示待求的第i個(gè)窄帶信號(hào)的入射方向與y軸的夾角，且α_i∈(0°,180°]，β_i∈(0°,180°]；

3）計(jì)算天線均勻平面陣上所有天線接收機(jī)的回波信號(hào)Y(t)；

Y(t)=Σi=1IΣm=0M-1Σn=0N-1[an(αi)⊗am(βi)]·si(t)+N(t)]]>

其中，N(t)為噪聲信號(hào)向量，a_n(α_i)和a_m(β_i)分別表示第i個(gè)入射的窄帶信號(hào)的二維角度α_i和β_i相應(yīng)的方向向量，展開形式表示為：

a_n(α_i)=(1,exp(j2πd·cosα_i/λ),...,exp[j2πd·(N-1)·cosα_i/λ])^T

a_m(β_i)=(1,exp(j2πd·cosβ_i/λ),...,exp[j2πd·(M-1)·cosβ_i/λ])^T

4）計(jì)算天線接收機(jī)回波信號(hào)Y(t)的噪聲子空間U_n；

5）構(gòu)造角度求解函數(shù)minV(α_i,β_i)，其中V(α_i,β_i)為：

V(αi,βi)=amH(βi)G(αi)am(βi)]]>

其中，G(αi)=[an(αi)⊗IM]HUnUnH[an(αi)⊗IM]]]>為中間變量；

6）設(shè)α_i為(0°,180°]范圍內(nèi)的一個(gè)固定值，根據(jù)角度求解函數(shù)minV(α_i,β_i)，按如下步驟得到β_i的值：

6a）定義中間變量b_i=exp(j2πd·cosβ_i/λ)，并將其代入式V(α_i,β_i)中，得到式V(α_i,b_i)，對(duì)b_i求導(dǎo)得到2M-2個(gè)根；

6b）在的2M-2個(gè)根中尋找幅值最接近1的根做為b_i的值，再將該b_i代入以下公式計(jì)算得到相應(yīng)的β_i值：

βi=arccos(λ2πdarg(bi));]]>

7）α_i取(0°,180°]范圍內(nèi)的其它固定值，重復(fù)執(zhí)行步驟6），獲得相應(yīng)的β_i值；

8）將得到的多組α_i和β_i代入函數(shù)1/V(α_i,β_i)獲得相應(yīng)的多個(gè)V值，在平面中以(0,0)為原點(diǎn)坐標(biāo)，以多組(α_i,V)為x，y坐標(biāo)繪制幅度值點(diǎn)，將各點(diǎn)相連，得到幅度譜圖；

9）從幅度譜圖中按照從高到低的順序?qū)ふ曳递^大的前I個(gè)譜峰，將這些譜峰的峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的x坐標(biāo)作為求得的α_i值，用這些α_i對(duì)應(yīng)的β_i作為求得的β_i值，完成基于天線均勻平面陣的二維波達(dá)方向角估計(jì)。