[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

本發明提出一種L型稀疏陣DOA估計的精確配對方法，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得到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。本發明使用稀疏陣的虛擬陣元來進行估計，相較于傳統的基于L型均勻線陣(ULA)的估計算法，自由度得到了極大提升，并顯著提高了DOA的估計性能。

技術領域

本發明屬于無線通信和雷達信號處理技術領域，具體涉及一種L型稀疏陣DOA估計的精確配對方法及裝置。

背景技術

波達方向(DOA)估計是天線陣列通過接收信號以特定的方法辨別空間信源的入射方向。該技術最早應用于軍事領域，主要針對敵方目標進行定位并實施檢測和精準打擊。近年來，在雷達、聲吶、導航、地震、生物醫學、射電天文學等諸多領域有著廣泛應用。

其中，二維DOA估計在這些領域當中又扮演者至關重要的角色，因為在實際應用中僅有一維DOA信息是遠遠不夠的，例如：移動通信等數據傳輸的過程中往往需要知道入射信號方位角和俯仰角的二維DOA信息。現有的二維DOA估計方法大多是基于陣元間距等于半波長的簡化面陣，如L形陣列、雙平行線陣、十字形陣列等。其中，L型陣列由于結構簡單、更低的克拉美羅界以及更好的估計性能，得到了廣泛關注和應用。

L型陣列列通常被劃分為兩個線性子陣，每個子陣分別位于一個軸上，并通過兩個子陣各自的一維DOA估計得到方位角和俯仰角的估計值。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的問題。針對L型陣列，已經有很多專家學者研究了關于二維DOA估計的配對方法。

另一方面，針對傳統均勻線陣自由度較低、估計精度和分辨率較低的缺點，人們又進行了稀疏陣列的相關研究，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]中的互質陣，C.Niu等人還將稀疏陣與L型陣列相結合提出了基于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L型陣列的陣列結構具有較大差異，因此原先L型陣列的相關配對算法對于L型稀疏陣不再適用。但是，目前L型稀疏陣的相關研究甚少，基于L型稀疏陣配對方法的研究更少，亟需研究基于L型稀疏陣的配對方法來充分發揮稀疏陣列自由度大、分辨率高等優勢，因此，該項研究具有很好的發展前景與實用價值，也是當前研究的熱點與難點。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種L型稀疏陣DOA估計的精確配對方法及裝置，該發明實現了二維角度的精確配對、降低了DOA估計的系統成本并顯著提高了估計性能、估計精度和分辨率。