[发明专利]一种稀疏双平行线阵及二维波达方向估计方法

摘要

本发明公开了一种稀疏双平行线阵及二维波达方向估计方法。本发明的线阵包括两个SULA，且阵元数相差1，阵元数多的子阵还包括一个距原点的间距小于或等于0.5λ的辅助阵元，SULA阵元间距为λ，且子阵间的间距为0.5λ。对应的DOA估计方法为：基于接收数据的自相关矩阵得到线性变换矩阵，再基于维度与信号个数相同的单位阵构造传播矩阵P_c；通过对P_c进行上下划分和相应的矩阵变换，求得包含入射信号与y轴的夹角的余弦值；基于两个SULA所对应的总的阵列流型矩阵，求得入射信号与x轴的夹角的两组余弦值；求结合基于辅助阵元的接收数据进行去模糊；利用入射信号与x轴和y轴的夹角的余弦值求俯仰角和方位角的估计值。本发明用于无线通信，其结构简单，低成本，高测向精度。

主权项

1.一种用于稀疏双平行线阵的二维波达方向估计方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：设置稀疏双平行线阵，所述稀疏双平行线阵包括相互平行的第一子阵和第二子阵，两个子阵的间距为0.5λ，两个子阵的一个端点阵元位置对齐，将对齐的第一子阵的端点阵元定义为原点，第一子阵包括M+1个以阵元间距λ均匀线性分布的阵元；第一子阵还包括一个距原点的间距小于或等于0.5λ的辅助阵元；第二子阵包括M个以阵元间距λ均匀线性分布的阵元，其中λ表示载波波长；通过所述稀疏双平行线阵接收K个不相关信源的入射信号，得到两个子阵中各阵元的接收数据，其中K小于或等于M；步骤2：获取传播矩阵Pc：步骤201：将第一子阵中除辅助阵元外的所有阵元的接收数据记为x1(t)，将第二子阵的所有阵元的接收数据记为x2(t)，堆叠x1(t)和x2(t)得到接收数据z(t)；计算接收数据z(t)在N次采样下的互相关矩阵并将的前K列记为后2M+1‑K列记为其中N为预设采样次数；步骤202：根据得到矩阵其中符号(·)⁺表示M‑P广义逆；步骤203：堆叠矩阵和K×K维的单位矩阵I，得到(2M+1)×K维传播矩阵P_c；步骤3：用α_k、β_k表示K个入射信号的入射方向在水平方向、竖直方向的夹角，分别获取cosβ_k、cosα_k的估计值其中k＝1,2…,K：步骤301：将传播矩阵Pc的前M行记为P1，最后M行记为P3，得到矩阵F1＝P1HP3；对矩阵F₁进行特征分解，得到K个特征值λ₁,…,λ_K和K个特征向量，将特征向量按列排放构成矩阵基于矩阵F₁的K个特征值得到步骤302：基于矩阵得到阵列流型矩阵的估计值将的前M行记为的第M+2至2M行记为根据得到矩阵B₁，其中符号(·)^H表示矩阵的共轭转置将的第2至M+1行记为的第M+3至2M+1行记为根据得到矩阵B₂；根据得到矩阵步骤303：获取cosαk的两个备选估计值：根据公式计算第一备选估计值cosα′_k；根据公式计算空间相位差若则第二备选估计值否则步骤304：对cosα_k的两个备选估计值去模糊，得到将第一子阵的所有阵元的接收数据记为x(t)，并计算x(t)在N次采样下的自相关矩阵对进行特征值分解，得到M+2个特征值，将前M+2‑K个最小特征值对应的特征向量记为噪声子空间U_n；分别将K个α′_k、α″_k代入第一子阵的阵列流型矩阵中，得到和其中a(α′_k)和a(α″_k)表示导向矢量；若则否则步骤4：根据计算K个入射信号的俯仰角和方位角估计值俯仰角估计值方位角估计值其中