[發(fā)明專利]用于雙平行陣二維測(cè)向中擴(kuò)展DOA矩陣方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910504096.8
• 申請(qǐng)日: 2019-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN110244258B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小飛;戴祥瑞;鄭旺;李建峰;何益
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S3/14
• 分類號(hào): G01S3/14;G06F17/16
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發(fā)明公開了用于雙平行陣二維測(cè)向中擴(kuò)展DOA矩陣方法，該方法完全利用了雙平行陣的接收數(shù)據(jù)的自相關(guān)矩陣和互相關(guān)矩陣，構(gòu)建了一個(gè)擴(kuò)展的DOA矩陣，然后通過對(duì)DOA矩陣的特征分解，可以直接獲得待估的信號(hào)方向矢量和信號(hào)方向元素，并由此得到待估信號(hào)的二維DOA角度估計(jì)。對(duì)比傳統(tǒng)的DOA矩陣方法，本發(fā)明提出的方法因?yàn)橥耆昧穗p平行陣的接收數(shù)據(jù)的自相關(guān)矩陣和互相關(guān)矩陣，所以具有更好的DOA估計(jì)性能。本發(fā)明提出的方法不需要空間譜搜索，具有較低的算法復(fù)雜度，得到的DOA估計(jì)角度能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配對(duì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于雙平行陣二維測(cè)向中擴(kuò)展DOA矩陣方法，具體涉及遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)源的角度估計(jì)方法，屬于陣列信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)DOA矩陣方法根據(jù)協(xié)方差矩陣的性質(zhì)，構(gòu)造了DOA矩陣。通過對(duì)DOA矩陣的特征分解，可以直接獲得待估計(jì)的信號(hào)方向矢量和信號(hào)方向元素，并可由此估計(jì)信號(hào)參量，從而完全避開了多項(xiàng)式搜索，運(yùn)算量比較小，但是由于未完全利用陣列接收信號(hào)的自相關(guān)信息和互相關(guān)信息，所以二維DOA角度估計(jì)性能較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供用于雙平行陣二維測(cè)向中擴(kuò)展DOA矩陣方法，完全利用了陣列接收信號(hào)的自相關(guān)信息和互相關(guān)信息，構(gòu)建一個(gè)擴(kuò)展DOA矩陣，解決了雙平行陣下二維DOA估計(jì)問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

用于雙平行陣二維測(cè)向中擴(kuò)展DOA矩陣方法，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(gè)相互平行的均勻線性子陣列X_a和Y_a構(gòu)成，當(dāng)有K個(gè)非相關(guān)的窄帶同載波信號(hào)入射到雙平行陣時(shí)，求解線性子陣列X_a和Y_a接收信號(hào)的自相關(guān)矩陣的估計(jì)和線性子陣列X_a和Y_a接收信號(hào)的互相關(guān)矩陣的估計(jì)以及線性子陣列Y_a和X_a接收信號(hào)的互相關(guān)矩陣的估計(jì)

步驟2，根據(jù)自相關(guān)矩陣的估計(jì)和以及互相關(guān)矩陣的估計(jì)和得到矩陣和

步驟3，根據(jù)互相關(guān)矩陣的估計(jì)和以及矩陣和定義矩陣R₁和R₂，并構(gòu)建擴(kuò)展DOA矩陣

步驟4，對(duì)擴(kuò)展DOA矩陣R′進(jìn)行特征值分解，根據(jù)特征值和特征向量得到二維DOA的估計(jì)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟1所述自相關(guān)矩陣的估計(jì)和以及互相關(guān)矩陣的估計(jì)和由如下公式得到：

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

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟2所述矩陣和的公式如下：

其中，和表示自相關(guān)矩陣R_xx和R_yy的估計(jì)，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(shù)目。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟3所述擴(kuò)展DOA矩陣R′的公式如下：