[發明專利]用于雙平行陣二維測向中擴展DOA矩陣方法

有效

• 申請號: 201910504096.8
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110244258B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 張小飛;戴祥瑞;鄭旺;李建峰;何益
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14;G06F17/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

1.用于雙平行陣二維測向中擴展DOA矩陣方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，在二維空間上布置雙平行陣，所述雙平行陣由兩個相互平行的均勻線性子陣列X_a和Y_a構成，當有K個非相關的窄帶同載波信號入射到雙平行陣時，求解線性子陣列X_a和Y_a接收信號的自相關矩陣的估計和線性子陣列X_a和Y_a接收信號的互相關矩陣的估計以及線性子陣列Y_a和X_a接收信號的互相關矩陣的估計

步驟2，根據自相關矩陣的估計和得到矩陣和

步驟3，根據互相關矩陣的估計和以及矩陣和定義矩陣R₁和R₂，并構建擴展DOA矩陣

其中，

R_xy為線性子陣列X_a和Y_a接收信號的互相關矩陣，R_yx為線性子陣列Y_a和X_a接收信號的互相關矩陣，C_xx和C_yy為矩陣，A＝[a₁,…,a_K]，a_k＝[1,exp(j2πdcosα_k/λ),…,exp(j2π(M-1)dcosα_k/λ)]^T，Φ＝diag[exp(j2πdcosβ₁/λ),…,exp(j2πdcosβ_K/λ)]，P＝E[s(t)s^H(t)]，P為信號源的協方差矩陣，s(t)＝[s₁(t),…,s_K(t)]^T，s_k(t)為第k個窄帶同載波信號，1≤k≤K，α_k和β_k分別為第k個窄帶同載波信號與x軸的夾角、與y軸的夾角，λ為波長，(·)^H表示矩陣共軛轉置；

步驟4，對擴展DOA矩陣R′進行特征值分解，根據特征值和特征向量得到二維DOA的估計；具體過程為：

定義和K為非相關的窄帶同載波信號的數目，對擴展DOA矩陣R′進行特征值分解，得到矩陣A_E和Φ，且有R′A_E＝A_EΦ，則根據Φ中的特征值，得到v_k的估計值進而得到DOA角度β_k的估計

將A_E分為A和AΦ^-1兩部分，特征分解后，這兩部分的估計分別為和再利用方向矩陣的Vandermonde特征對方向矩陣進行DOA角度估計，從而得到DOA角度α_k的估計

其中，為由得到的u_k1的估計值，為由得到的u_k2的估計值。

2.根據權利要求1所述用于雙平行陣二維測向中擴展DOA矩陣方法，其特征在于，步驟1所述自相關矩陣的估計和以及互相關矩陣的估計和由如下公式得到：

其中，L為快拍數，x(t)表示t時刻線性子陣列X_a的接收信號，y(t)表示t時刻線性子陣列Y_a的接收信號，(·)^H表示矩陣共軛轉置。

3.根據權利要求1所述用于雙平行陣二維測向中擴展DOA矩陣方法，其特征在于，步驟2所述矩陣和的公式如下：

其中，和表示自相關矩陣R_xx和R_yy的估計，σ²為加性高斯白噪聲的方差，I_M為M×M的單位矩陣，M為線性子陣列X_a或Y_a的傳感器數目。

4.根據權利要求1所述用于雙平行陣二維測向中擴展DOA矩陣方法，其特征在于，步驟3所述擴展DOA矩陣R′的公式如下：

其中，R₁和R₂均為矩陣，和表示互相關矩陣R_xy和R_yx的估計，和均為矩陣，(·)⁺表示矩陣偽逆。