[發(fā)明專利]一種均勻圓陣二維波達(dá)方向快速估計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711125061.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN107918108A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉松;龐育才;翁明江;余翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S3/46
• 分類號(hào): G01S3/46
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種均勻圓陣二維波達(dá)方向快速估計(jì)方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：由均勻圓陣的陣元位置坐標(biāo)構(gòu)造一個(gè)十字正交虛擬參考陣列；

S2：將二維角度參數(shù)空間均勻劃分成多個(gè)網(wǎng)格，確定每個(gè)網(wǎng)格的中心方向；

S3：由接收到的陣列快拍數(shù)據(jù)獲得信號(hào)子空間的估計(jì)；

S4：將步驟S2中劃分得到的網(wǎng)格進(jìn)行順序編號(hào)，選定最小編號(hào)網(wǎng)格；

S5：指定選定網(wǎng)格的中心方向?yàn)橄辔谎a(bǔ)償角，并記為對(duì)應(yīng)該網(wǎng)格的初始相位補(bǔ)償角；

S6：計(jì)算出基于相位補(bǔ)償角的兩個(gè)相位補(bǔ)償矩陣，并用兩個(gè)相位補(bǔ)償矩陣分別對(duì)步驟S3中估計(jì)得到的信號(hào)子空間進(jìn)行相位補(bǔ)償，得到兩個(gè)經(jīng)過相位補(bǔ)償后的信號(hào)子空間，接著對(duì)經(jīng)過相位補(bǔ)償后的兩個(gè)信號(hào)子空間施行經(jīng)典2D ESPRIT算法，得到兩個(gè)子空間擬合矩陣，然后對(duì)兩個(gè)子空間擬合矩陣進(jìn)行特征值分解，獲得相應(yīng)的兩個(gè)特征向量矩陣和對(duì)應(yīng)的特征值；

S7：用其中一個(gè)特征向量矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣與另一個(gè)特征向量矩陣相乘得到一個(gè)乘積矩陣，判斷該乘積矩陣的元素的實(shí)部最大值是否大于設(shè)定的閾值a，若大于閾值a則結(jié)合步驟S6中得到的兩個(gè)對(duì)應(yīng)特征值聯(lián)立解出一個(gè)二維方向角對(duì)并轉(zhuǎn)向S8，否則選定下一個(gè)網(wǎng)格并轉(zhuǎn)向步驟S5；

S8：比較步驟S7中估得的二維方向角與步驟S6中計(jì)算相位補(bǔ)償矩陣的二維補(bǔ)償角絕對(duì)差，與設(shè)定的另一個(gè)閾值b的大小，若該絕對(duì)差大于閾值b則將估得的該二維方向角設(shè)定為新的相位補(bǔ)償角并轉(zhuǎn)向步驟S6，否則轉(zhuǎn)向步驟S9；

S9：判斷步驟S7中估得的二維方向角與步驟S5中設(shè)置的初始相位補(bǔ)償角的方位角絕對(duì)差是否大于方位角方向網(wǎng)格間隔的一半，并且判斷俯仰角絕對(duì)差是否大于俯仰角方向上網(wǎng)格間隔的一半，若兩者之一不成立則選定下一個(gè)網(wǎng)格并轉(zhuǎn)向步驟S5，若兩者同時(shí)成立則輸出該二維方向角為信號(hào)的一個(gè)二維波達(dá)方向估計(jì)，同時(shí)選定下一個(gè)網(wǎng)格并轉(zhuǎn)向步驟S5。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種均勻圓陣二維波達(dá)方向快速估計(jì)方法，其特征在于：所述步驟S1具體為：

S101：設(shè)定實(shí)際陣列陣元數(shù)為M，十字正交虛擬參考陣列由放置在x軸的虛擬均勻線陣A和y軸上的虛擬均勻線陣B組成，每個(gè)虛擬均勻線陣的陣元數(shù)都和實(shí)際陣列陣元數(shù)相同；x軸上的虛擬均勻線陣的兩個(gè)端陣元的x坐標(biāo)分別等于實(shí)際陣元中x坐標(biāo)的最大值和最小值，其余虛擬陣元在x軸上均勻分布；y軸上的虛擬均勻線陣的兩個(gè)端陣元的y坐標(biāo)分別等于實(shí)際陣元中y坐標(biāo)的最大值和最小值，其余虛擬陣元在y軸上均勻分布；

S102：x軸上的虛擬均勻線陣的陣元與實(shí)際陣元的對(duì)應(yīng)關(guān)系按x坐標(biāo)的大小順序關(guān)系一一對(duì)應(yīng)，若實(shí)際陣元中有多個(gè)陣元x坐標(biāo)相同，則先對(duì)應(yīng)這些x坐標(biāo)相同陣元中最小y坐標(biāo)的陣元，再對(duì)應(yīng)這些x坐標(biāo)相同陣元中最大y坐標(biāo)的陣元，然后再對(duì)應(yīng)這些x坐標(biāo)相同陣元中倒數(shù)第二小y坐標(biāo)的陣元，即相同x坐標(biāo)則按y坐標(biāo)大小交叉安排對(duì)應(yīng)；

S103：y軸上的虛擬均勻線陣的陣元與實(shí)際陣元的對(duì)應(yīng)關(guān)系按y坐標(biāo)的大小關(guān)系一一對(duì)應(yīng)，若實(shí)際陣元中有多個(gè)陣元y坐標(biāo)相同，則先對(duì)應(yīng)這些y坐標(biāo)相同陣元中最小x坐標(biāo)的陣元，再對(duì)應(yīng)這些y坐標(biāo)相同陣元中最大x坐標(biāo)的陣元，然后再對(duì)應(yīng)這些y坐標(biāo)相同陣元中倒數(shù)第二小x坐標(biāo)的陣元，即相同y坐標(biāo)則按x坐標(biāo)大小交叉安排對(duì)應(yīng)；

S104：計(jì)算得出x軸上虛擬參考線陣相鄰陣元之間的距離d_x，即最大x坐標(biāo)減去最小x坐標(biāo)，差值再除以間隔個(gè)數(shù)，即M-1，再計(jì)算得出y軸上虛擬參考線陣相鄰陣元之間的距離d_y，即最大y坐標(biāo)減去最小y坐標(biāo)，差值再除以間隔個(gè)數(shù)，即M-1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種均勻圓陣二維波達(dá)方向快速估計(jì)方法，其特征在于：所述步驟S2具體為：根據(jù)預(yù)先設(shè)定的方位角方向間隔參數(shù)和俯仰角方向間隔參數(shù)，將方位角區(qū)間[0,360°)等間距劃分，同時(shí)將俯仰角區(qū)間[0,90°)等間距劃分，即空間角被均勻劃分為多個(gè)網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的方位角和俯仰角組成(方位角，俯仰角)對(duì)，即為該網(wǎng)格中心方向。