[發明專利]互質面陣下降維Capon的二維DOA估計方法在審
| 申請號： | 202210402389.7 | 申請日： | 2022-04-18 |
| 公開（公告）號： | CN114895234A | 公開（公告）日： | 2022-08-12 |
| 發明（設計）人： | 韓盛欣來;張小飛;李寶寶 | 申請（專利權）人： | 南京航空航天大學 |
| 主分類號： | G01S3/14 | 分類號： | G01S3/14;G06F17/16;G06F17/18 |
| 代理公司： | 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249 | 代理人： | 吳旭 |
| 地址： | 210016 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 互質面陣 下降 capon 二維 doa 估計 方法 | ||
1.互質面陣下降維Capon的二維DOA估計方法，其特征在于，所述估計方法包括以下步驟：
1)通過互質面陣接收信號；
2)將互質面陣分為兩個均勻子陣i,(i＝1,2)，分別計算兩個均勻子陣i接受信號的協方差矩陣Rix，得到二維Capon的空間譜函數，對二維Capon的空間譜函數降維；
3)對降維后的譜函數進行局部譜峰搜索得到vk(k＝1,2,…,K)的估計值，根據vk(k＝1,2,…,K)的估計值結合最小二乘法得到uk(k＝1,2,…,K)的估計值，即得到初步估計值
4)根據真實波達方向與模糊波達方向之間的相位差計算出所有可行的參數(u,v)對，再計算差分函數dc并選擇K個最小值，得到真實的DOA估計值
5)根據真實的DOA估計值求出信源方向的仰角和方位角，即得到二維DOA估計。
2.如權利要求1所述的互質面陣下降維Capon的二維DOA估計方法，其特征在于，步驟2)的實現過程為：
2.1)假設空域中有K個相互獨立的窄帶源從{(θk,φk)|k＝1,2,…,K}入射所述互質面陣，其中θk和φk分別是第k個信源的仰角和方位角，定義參數uk＝sinθkcosφk，vk＝sinθksinφk(k＝1,2,…,K)，把互質面陣分為兩個均勻子陣i,(i＝1,2)，均勻子陣的陣元數為Mi×Mi(i＝1,2)，Mi為第i個子陣每行(列)的陣元數，第i個子陣的接受信號表示為Xi＝AiS+Ni，其中Xi＝[xi(1),xi(2),…,xi(L)]，xi(L)為第L個快拍數下子陣的接收信號，S＝[s1,s2,…,sK]T是源信號矩陣，sk＝[sk(1),sk(2),…,sk(L)](k＝1,2,…,K)，sk(L)表示第L個快拍數的信源，L是快拍數，是均值為0方差為σ2的加性高斯白噪聲，是第i個子陣的方向矩陣：
axi(uk)和ayi(vk)是第i個子陣的x方向和y方向的方向矢量：
axi(uk)＝[1,exp(-j2πdiuk/λ),…,exp(-j2π(Mi-1)diuk/λ)]T，
ayi(vk)＝[1,exp(-j2πdivk/λ),…,exp(-j2π(Mi-1)divk/λ)]T；
2.2)根據步驟2.1)得到的接收信號矩陣Xi＝[xi(1),xi(2),…,xi(L)]，求出它的協方差矩陣通過進行估計；其中：
di表示第i個子陣的陣元間距；且其滿足di＝Mjλ/2,，Mj為另一個子陣每行的陣元數；
2.3)根據步驟2.2)得到的協方差矩陣Rix，二維Capon的空間譜函數為：
式中參數u＝sinθcosφ，v＝sinθsinφ，方向矢量
axi(u)＝[1,exp(-j2πdiu/λ),…,exp(-j2π(Mi-1)diu/λ)]T，
ayi(v)＝[1,exp(-j2πdiv/λ),…,exp(-j2π(Mi-1)div/λ)]T；
定義函數Vi(u,v)為：
或者
式中表示Mi階單位矩陣；
2.4)將重構為在的條件下求也就是取得最小值時的u和v，構造代價函數：
對axi(u)求導：
又則有：axi(u)＝μQ-1(v)e1，其中μ是一個常量，則得到：
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