[發明專利]基于天線均勻平面陣的二維波達方向角估計方法

有效

• 申請號: 201310234731.8
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103353588A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 蔡晶晶;秦國棟;武斌;鮑丹;劉高高;李鵬;曹向海;馮小平;張葵;趙國慶
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S5/00
• 分類號: G01S5/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，特別涉及一種基于天線均勻平面陣的二維波達方向角估計方法，可用于目標偵察與無源定位。

背景技術

波達方向角DOA估計是利用處于空間不同位置的天線信號陣列接收多個不同方向的信號源發出的信號，運用現代信號處理方法快速準確的估計出信號源的方向，在雷達、聲納、無線通信等領域具有重要應用價值。二維波達方向估計一般采用面陣或矢量傳感器實現二維參數的估計，多數有效的二維波達方向估計算法屬于一維波達方向估計算法的直接擴展，并沒有充分利用陣列接收信號中攜帶的多維信息，往往存在運算量過大或存在角度配對等缺點。

傳統的二維波達方向角度估計方法包括兩種：一種是利用二維角度搜索同時獲得二維角度；另一種是分別求取其中一維角度值，再進行角度配對。第一種方法需要使用二維搜索，其運算量是一維搜索的平方倍，因此運算量巨大；第二種方法在分別完成一維角度估計后還需要使用角度配對算法，該過程仍需要花費一定運算量，因此這兩種方法均具有較大運算量。實際應用中，目標偵察與無源定位均需要在角度估計的基礎上進行，如果角度估計運算速度慢將造成目標偵察和無源定位反應速度慢，甚至造成由于信息滯后引起的參數估計誤差較大。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于天線均勻平面陣的二維波達方向角估計方法，以大幅度減小估計的運算量，提高目標偵察和無源定位反應速度，避免因信息滯后引起的參數估計誤差。

為實現上述目的，本發明的實現步驟包括如下：

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

2）將I個不相關的窄帶信號s_i(t)以二維波達方向角(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個窄帶信號的入射方向與x軸的夾角，β_i表示待求的第i個窄帶信號的入射方向與y軸的夾角，且α_i∈(0°,180°]，β_i∈(0°,180°]；

3）計算天線均勻平面陣上所有天線接收機的回波信號Y(t)；

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