[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

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210601979.2
• 申請(qǐng)日: 2022-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN115166663A
• 公開（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

本發(fā)明涉及一種基于二次相關(guān)運(yùn)算的三維近場(chǎng)參數(shù)估計(jì)方法，包括：建立一個(gè)十字交叉陣列接收模型，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，位于坐標(biāo)原點(diǎn)處的陣元作為參考陣元；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，通過(guò)根據(jù)得到的無(wú)噪的協(xié)方差矩陣得出電角{α_k,β_k}的估計(jì)值，并結(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。該方法計(jì)算復(fù)雜度顯著降低，有著更高的參數(shù)估計(jì)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及近場(chǎng)信號(hào)定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于二次相關(guān)運(yùn)算的三維近場(chǎng)參數(shù)估計(jì)方法。

背景技術(shù)

近場(chǎng)信號(hào)定位應(yīng)用于雷達(dá)、聲吶、無(wú)線通信等領(lǐng)域。由于其應(yīng)用越來(lái)越廣，因而得到了廣泛的關(guān)注。起初，近場(chǎng)的定位算法主要是將遠(yuǎn)場(chǎng)定位算法改進(jìn)，從而應(yīng)用于近場(chǎng)。例如，基于近場(chǎng)的MUSIC算法，該算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但其涉及到多維搜索，計(jì)算量巨大。近些年來(lái)，眾多學(xué)者利用一些降維技術(shù)將多維搜索降至一維搜索，從而提高計(jì)算效率，但譜峰搜索固有的高復(fù)雜度依然存在。另一方面，基于二次相關(guān)運(yùn)算的近場(chǎng)參數(shù)估計(jì)方法充分利用了信號(hào)的時(shí)域信息和空域信息，可以提高參數(shù)的估計(jì)精度，但目前在三維場(chǎng)景下的空時(shí)近場(chǎng)參數(shù)估計(jì)方法存在多維或多次搜索導(dǎo)致高計(jì)算復(fù)雜度、參數(shù)配對(duì)等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于二次相關(guān)運(yùn)算的三維近場(chǎng)參數(shù)估計(jì)方法，該方法能夠在均勻交叉十字陣列的前提下，得到可自動(dòng)配對(duì)的近場(chǎng)二維電角以及距離參數(shù)，并且整個(gè)參數(shù)估計(jì)過(guò)程的復(fù)雜度低。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，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，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)；