[發(fā)明專利]一種L型稀疏陣DOA估計(jì)的精確配對(duì)方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910630296.8
• 申請(qǐng)日: 2019-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110286350A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牟仕林;鄭植;王文欽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué);電子科技大學(xué)廣東電子信息工程研究院
• 主分類號(hào): G01S3/14
• 分類號(hào): G01S3/14;G01S3/782;G01S3/802
• 代理公司: 成都玖和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51238
• 代理人: 胡琳梅

本發(fā)明提出一種L型稀疏陣DOA估計(jì)的精確配對(duì)方法，包括：分別求出第一子陣、第二子陣的自相關(guān)矩陣和互相關(guān)矩陣；計(jì)算第一子陣虛擬優(yōu)化陣的自相關(guān)矩陣和第二子陣虛擬優(yōu)化陣的自相關(guān)矩陣；根據(jù)所述第一子陣虛擬優(yōu)化陣的自相關(guān)矩陣計(jì)算俯仰角的估計(jì)值；根據(jù)所述第二子陣虛擬優(yōu)化陣的自相關(guān)矩陣和所述俯仰角的估計(jì)值得到方位角的模糊估計(jì)值；估計(jì)信號(hào)的功率矢量，并利用該矢量解模糊，實(shí)現(xiàn)二維DOA估計(jì)以及方位角和俯仰角的精確配對(duì)。本發(fā)明使用稀疏陣的虛擬陣元來(lái)進(jìn)行估計(jì)，相較于傳統(tǒng)的基于L型均勻線陣(ULA)的估計(jì)算法，自由度得到了極大提升，并顯著提高了DOA的估計(jì)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線通信和雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種L型稀疏陣DOA估計(jì)的精確配對(duì)方法及裝置。

背景技術(shù)

波達(dá)方向(DOA)估計(jì)是天線陣列通過(guò)接收信號(hào)以特定的方法辨別空間信源的入射方向。該技術(shù)最早應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，主要針對(duì)敵方目標(biāo)進(jìn)行定位并實(shí)施檢測(cè)和精準(zhǔn)打擊。近年來(lái)，在雷達(dá)、聲吶、導(dǎo)航、地震、生物醫(yī)學(xué)、射電天文學(xué)等諸多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

其中，二維DOA估計(jì)在這些領(lǐng)域當(dāng)中又扮演者至關(guān)重要的角色，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中僅有一維DOA信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，例如：移動(dòng)通信等數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中往往需要知道入射信號(hào)方位角和俯仰角的二維DOA信息。現(xiàn)有的二維DOA估計(jì)方法大多是基于陣元間距等于半波長(zhǎng)的簡(jiǎn)化面陣，如L形陣列、雙平行線陣、十字形陣列等。其中，L型陣列由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更低的克拉美羅界以及更好的估計(jì)性能，得到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用。

L型陣列列通常被劃分為兩個(gè)線性子陣，每個(gè)子陣分別位于一個(gè)軸上，并通過(guò)兩個(gè)子陣各自的一維DOA估計(jì)得到方位角和俯仰角的估計(jì)值。這種方式避免了二維譜峰搜索，但是卻造成了方位角和俯仰角不能正確配對(duì)的問(wèn)題。針對(duì)L型陣列，已經(jīng)有很多專家學(xué)者研究了關(guān)于二維DOA估計(jì)的配對(duì)方法。

另一方面，針對(duì)傳統(tǒng)均勻線陣自由度較低、估計(jì)精度和分辨率較低的缺點(diǎn)，人們又進(jìn)行了稀疏陣列的相關(guān)研究，所研究的稀疏陣列主要指的是[P.Pal andP.P.Vaidyanathan,Nested arrays:A novel approach to array processing withenhanced degrees of freedom,IEEE Trans.Signal Process.,58(8)(2010),4167–4181.]中的嵌套陣和[P.Pal,P.P.Vaidyanathan.Coprime sampling and the MUSICalgorithm.IEEE DSP/SPE Workshop 2011,Sedona,2011,289–294]中的互質(zhì)陣，C.Niu等人還將稀疏陣與L型陣列相結(jié)合提出了基于L型嵌套陣的IDP算法[C.Niu,Y.Zhang,J.Guo.Interlaced double-precision 2-D angle estimation algorithm using L-shaped nested arrays.IEEE Signal Processing Letters.23(4)(2016)522-526.]。由于L型稀疏陣與傳統(tǒng)L型陣列的陣列結(jié)構(gòu)具有較大差異，因此原先L型陣列的相關(guān)配對(duì)算法對(duì)于L型稀疏陣不再適用。但是，目前L型稀疏陣的相關(guān)研究甚少，基于L型稀疏陣配對(duì)方法的研究更少，亟需研究基于L型稀疏陣的配對(duì)方法來(lái)充分發(fā)揮稀疏陣列自由度大、分辨率高等優(yōu)勢(shì)，因此，該項(xiàng)研究具有很好的發(fā)展前景與實(shí)用價(jià)值，也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種L型稀疏陣DOA估計(jì)的精確配對(duì)方法及裝置，該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了二維角度的精確配對(duì)、降低了DOA估計(jì)的系統(tǒng)成本并顯著提高了估計(jì)性能、估計(jì)精度和分辨率。