[發明專利]一種用于相干信源測向的廣義DOA矩陣方法

有效

• 申請號: 202010107568.9
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111337872B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 戴祥瑞;張小飛;葉長波;朱倍佐
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S3/00
• 分類號: G01S3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種用于相干信源測向的廣義DOA矩陣方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在二維空間上構建一個由兩個均勻線陣構成的雙平行陣列，分別稱為陣列1和陣列2，將兩個雙平行陣列用滑動方式分為N個重疊的子陣；

(2)通過對各子陣的接收信號的自相關矩陣和互相關矩陣的完全利用和求平均，構建了一個廣義的DOA矩陣；

(3)對廣義的DOA矩陣的特征分解，獲得信源信號的DOA角度；

所述步驟(1)實現過程如下：

每個陣列有2M個傳感器，兩相鄰傳感器沿X方向的間距和兩子陣列間距為d，空間有K個相干的窄帶同載波信號s_k(t)(1≤k≤K)入射到此陣列，信號波長為λ，信號與x軸的夾角為α_k，與y軸的夾角為β_k，每個子陣有M+1個陣元；陣列1的第n個前向子陣的輸出為：

其中，n_x(t)為噪聲，x_n(t)為陣列1第n個陣元的輸出，A_M+1為(M+1)×K維的方向矩陣：

D為各子陣間的旋轉矩陣：

陣列2的第n個子陣的輸出為：

其中，n_y(t)為噪聲，y_n(t)為陣列2第n個陣元的輸出，D₁為陣列1和2之間的旋轉矩陣：

所述步驟(2)實現過程如下：

陣列1的第n個前向子陣的自相關矩陣為：

其中，R_S＝E[s(t)s^H(t)]為信號協方差矩陣，I為單位矩陣；

陣列2的第n個前向子陣和陣列1的第n個前向子陣的互相關矩陣為：

同理，陣列2的第n個前向子陣的自相關矩陣為：

陣列1的第n個前向子陣和陣列2的第n個前向子陣的互相關矩陣為：

定義陣列1的前向空間平滑自相關矩陣為：

定義陣列2和陣列1的空間平滑互相關矩陣為：

同理可得，陣列2的前向空間平滑自相關矩陣為：

陣列1和陣列2的空間平滑互相關矩陣為：

對R_xx進行特征值分解，令ε₁,…,ε_K為矩陣R_xx的K個大特征值，在白噪聲的假設下，由(M-K)個小特征值的平均得到噪聲方差σ²的估計；通過去除噪聲的影響，得到：

同理可得：

其中，σ²為噪聲方差；

定義：

定義：

因此：

定義如下廣義的DOA矩陣：

其中，

2.根據權利要求1所述一種用于相干信源測向的廣義DOA矩陣方法，其特征在于，所述步驟(3)實現過程如下：

R′A_E＝A_ED₁

其中，

定義u_k＝cosα_k和v_k＝cosβ_k，對DOA矩陣R′進行特征分解，根據特征值得到：

根據A_E的定義，將其分為A_M+1和兩部分，特征分解后，這兩部分的估計分別為和

最小二乘擬合為Bc₁＝T其中c₁＝[c₀₁,u_k]^T，且有：

其中，就是cosα_k1的估計，則得到的估計：

同理，從得到因此DOA角度α_k的估計：