[發明專利]一種L型稀疏陣DOA估計的精確配對方法及裝置

在審

• 申請號: 201910630296.8
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110286350A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 牟仕林;鄭植;王文欽
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;電子科技大學廣東電子信息工程研究院
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14;G01S3/782;G01S3/802
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙) 51238
• 代理人: 胡琳梅

1.一種L型稀疏陣DOA估計的精確配對方法，其特征在于，所述L型稀疏陣包括具有N1個陣元的第一子陣和具有N2個陣元的第二子陣，第一子陣和第二子陣共用原點處的陣元，所述第一子陣位于z軸上，所述第二子陣位于x軸上，所述L型稀疏陣接收K個不相關的遠場窄帶信號，信號入射方向和z軸、x軸的夾角分別為φ和β，入射信號在xoy平面內的投影與x軸的夾角為θ；第一子陣和第二子陣的接收數據矢量分別為x₁(t)和x₂(t)；該配對方法包括：

分別求出第一子陣、第二子陣的自相關矩陣和互相關矩陣；

計算第一子陣虛擬優化陣的自相關矩陣和第二子陣虛擬優化陣的自相關矩陣；

根據所述第一子陣虛擬優化陣的自相關矩陣計算俯仰角的估計值；

根據所述第二子陣虛擬優化陣的自相關矩陣和所述俯仰角的估計值求得方位角的模糊估計值；

估計信號的功率矢量，并利用該矢量解模糊，實現二維DOA估計以及方位角和俯仰角的精確配對。

2.根據權利要求1所述的一種L型稀疏陣DOA估計的精確配對方法，其特征在于，所述分別求出第一子陣、第二子陣物理陣列的自相關矩陣和互相關矩陣，包括：

計算第一子陣接收數據x₁(t)在N次快拍下的自相關矩陣

計算第二子陣接收數據x₂(t)在N次快拍下的自相關矩陣

計算第一子陣和第二子陣接收數據x₁(t)和x₂(t)的在N次快拍下的互相關矩陣

3.根據權利要求2所述的一種L型稀疏陣DOA估計的精確配對方法，其特征在于，所述計算第一子陣虛擬優化陣的自相關矩陣和第二子陣虛擬優化陣的自相關矩陣包括：

將自相關矩陣向量化得到矢量z₁；

對矢量z₁去冗余得到觀測矢量

記錄觀測矢量中元素在矢量z₁中的位置矢量ξ；

基于觀測矢量構建一個Hermitian Toeplitz矩陣則為第一子陣虛擬優化陣的自相關矩陣；

將自相關矩陣向量化得到矢量z₂；

對矢量z₂去冗余得到觀測矢量

基于觀測矢量構建一個Hermitian Toeplitz矩陣則為第二子陣虛擬優化陣的自相關矩陣。

4.根據權利要求3所述的一種L型稀疏陣DOA估計的精確配對方法，其特征在于，所述根據所述第一子陣虛擬優化陣的自相關矩陣計算俯仰角的估計值；

將第一子陣虛擬優化陣的自相關矩陣進行特征分解，得到信號子空間U_s；

利用ESPRIT算法求得俯仰角的估計值

5.根據權利要求4所述的一種L型稀疏陣DOA估計的精確配對方法，其特征在于，根據所述第二子陣虛擬優化陣的自相關矩陣和所述俯仰角的估計值求得方位角的模糊估計值，包括：

根據第二子陣虛擬優化陣的自相關矩陣和所述俯仰角的估計值給定一個采用ESPRIT算法得到對應的k個方位角的模糊估計值

6.根據權利要求5所述的一種L型稀疏陣DOA估計的精確配對方法，其特征在于，所述估計信號的功率矢量，并利用該矢量解模糊，實現二維DOA估計以及方位角和俯仰角的精確配對，包括：

估計第一子陣的方向矩陣

利用俯仰角的估計值φ_k估計第一子陣的方向矩陣

估計第一子陣虛擬陣列的去冗余方向矩陣

根據第一子陣的方向矩陣以及位置矢量ξ得到第一子陣虛擬陣列的去冗余方向矩陣

根據所述第一子陣虛擬陣列的去冗余方向矩陣和所述觀測矢量分別去除第一子陣虛擬陣列的去冗余方向矩陣和觀測矢量中受到噪聲干擾的中間位置元素，估計信號的功率矢量

基于所述俯仰角的估計值和所述方位角的模糊估計值求得第二子陣的方向矩陣的模糊估計值

根據所述俯仰角的估計值所述第一子陣的方向矩陣所述信號的功率矢量所述第二子陣的方向矩陣的模糊估計值以及所述互相關矩陣計算相關度量，通過最大化相關度量的方式，確定i的值，從而得到與相配對的