[發(fā)明專利]一種基于二次相關(guān)運(yùn)算的三維近場(chǎng)參數(shù)估計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210601979.2
• 申請(qǐng)日: 2022-05-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115166663A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳華;薛丁凡;金明;田野
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41;G01S7/42;G06F17/16
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 高瑞霞

1.一種基于二次相關(guān)運(yùn)算的三維近場(chǎng)參數(shù)估計(jì)方法，其特征在于：該方法包括下列步驟：

S1、建立一個(gè)十字交叉陣列接收模型，在十字交叉陣列接收模型中建立三維直角坐標(biāo)系，所述十字交叉陣列接收模型由位于X軸上的均勻線陣和位于Y軸上的的均勻線陣組成；所述的X軸上的均勻線陣包含M_x個(gè)陣元，位于X軸上的其中一個(gè)陣元在XOY平面上的位置表示為(l,0)，其中，l＝-m,...,-1,0,1...,m.，所述的Y軸上的均勻線陣包含M_y個(gè)陣元，位于Y軸上的其中一個(gè)陣元在XOY平面上的位置表示為(0,l)，其中，l＝-m,...,-1,0,1...,m.，位于坐標(biāo)原點(diǎn)處的陣元作為參考陣元，陣元與陣元之間的間距設(shè)定為d；

S2、在三維直角坐標(biāo)系中，設(shè)定存在K個(gè)近場(chǎng)目標(biāo)，第k個(gè)近場(chǎng)目標(biāo)S_k以電角{α_k,β_k}和距離r_k入射到十字交叉陣列上，其中，k＝1,2,…,K，得到位于X軸上的第(l,0)處陣元的接收數(shù)據(jù)模型為：其中，s_k(t)表示第k個(gè)近場(chǎng)目標(biāo)的入射信號(hào)，n_l,0(t)表示均值為0、方差為σ²的獨(dú)立復(fù)加性高斯噪聲，τ_xl(k)表示空間中的第k個(gè)近場(chǎng)目標(biāo)的入射信號(hào)到達(dá)參考陣元和任意陣元之間的傳播時(shí)延，τ_xl(k)≈ω_kl+φ_kl²，λ表示信號(hào)波長(zhǎng)，得到位于Y軸上的第(0,l)處的陣元的接收數(shù)據(jù)模型為：其中，s_k(t)表示第k個(gè)近場(chǎng)目標(biāo)的入射信號(hào)，n_0,l(t)表示均值為0、方差為σ²的獨(dú)立復(fù)加性高斯噪聲，τ_yl(k)表示空間中的第k個(gè)近場(chǎng)目標(biāo)的入射信號(hào)到達(dá)參考陣元和任意陣元之間的傳播時(shí)延，τ_yl(k)≈ω_kl+φ_kl²，λ為入射信號(hào)波長(zhǎng)；

S3、將步驟S2中得到的位于X軸上的第(l,0)處的陣元的接收數(shù)據(jù)模型經(jīng)過(guò)T次采樣后排列為矩陣形式，即：Z_x＝A_xS+N_x，其中，Z_x表示X軸上第(l,0)處的陣元的接收數(shù)據(jù)，A_x表示X軸上第(l,0)處的陣元的流型矩陣，S表示近場(chǎng)目標(biāo)的入射信號(hào)，N_x表示加性噪聲，將步驟S2中得到的位于Y軸上的第(0,l)處的陣元的接收數(shù)據(jù)模型經(jīng)過(guò)T次采樣后排列為矩陣形式，即：Z_y＝A_yS+N_y，其中，Z_y表示Y軸上第(l,0)處的陣元的接收數(shù)據(jù)，A_y表示Y軸上(l,0)處的陣元的流型矩陣，S表示示近場(chǎng)目標(biāo)的入射信號(hào)，N_y表示加性噪聲，

S4、將步驟S3得到的兩個(gè)矩陣形式的陣元的接收數(shù)據(jù)分別以參考陣元為對(duì)稱中心做相關(guān)，得到相關(guān)后的兩組虛擬接收數(shù)據(jù)；

S5、根據(jù)步驟S3中得到的兩個(gè)矩陣形式的陣元的接收數(shù)據(jù)，獲取兩個(gè)矩陣形式的陣元的接收數(shù)據(jù)的空域信息和時(shí)域信息，根據(jù)獲取到的空域信息和時(shí)域信息，將步驟S4中得到的相關(guān)后的兩組虛擬接收數(shù)據(jù)做相關(guān)，得到最終的一組虛擬接收數(shù)據(jù)，對(duì)所述的最終的一組虛擬接收數(shù)據(jù)使用協(xié)方差匹配準(zhǔn)則恢復(fù)出無(wú)噪的協(xié)方差矩陣，根據(jù)所述的無(wú)噪的協(xié)方差矩陣得出電角{α_k,β_k}的估計(jì)值；

S6、將步驟S3得到的兩個(gè)矩陣形式的陣元的接收數(shù)據(jù)分別按列級(jí)聯(lián)，結(jié)合MUSIC算法，進(jìn)行一次一維譜峰搜索來(lái)得到距離r_k的估計(jì)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于二次相關(guān)運(yùn)算的三維近場(chǎng)參數(shù)估計(jì)方法，其特征在于：在步驟S4中，所述的相關(guān)后的兩組虛擬接收數(shù)據(jù)中的其中一組虛擬接收數(shù)據(jù)的表達(dá)式為：另外一組虛擬接收數(shù)據(jù)的表達(dá)式為：其中，E(·)表示統(tǒng)計(jì)期望，τ表示信號(hào)延遲，(·)^*表示復(fù)數(shù)共軛，表示噪聲功率，δ(·)表示沖激函數(shù)，