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专利号: 2021105333504
申请人: 宁波大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于非圆信号的二维DOA估计方法,其特征在于,该方法包括以下步骤,步骤1、利用L阵列接收信号的共轭,对接收信号矢量进行扩展,得到扩展信号矢量;

步骤2、计算扩展信号矢量的协方差矩阵并对该协方差矩阵进行特征分解;

步骤3、扩展协方差矩阵特征分解得到信号子空间和噪声子空间;

步骤4、定义新的相位角θk;

所述步骤4定义新的相位角:

改写导向矢量:

可知导向矢量的前M行和后M行满足以下关系:其中,

步骤5、利用信号子空间构建一维谱峰搜索函数,通过一维谱峰搜索可以得到相位角步骤6、由信号子空间和噪声子空间的正交关系构造新的谱峰搜索函数,通过相位角θk估计γk;

步骤7、通过相位角θk和γk计算俯仰角αk和方位角βk。

2.如权利要求1所述的基于非圆信号的二维DOA估计方法,其特征在于,所述L阵列信号由均匀分布在x轴和z轴的共2M+1个阵元组成,阵元间距为d,参考阵元位于坐标原点,有K个远场、窄带、非相关信号入射,波长为λ,第k个信号的俯仰角和方位角分别为αk和βk,定义两个相位角γk=‑2πdsinαkcosβk/λ,φk=‑2πdcosαk/λ;这样导向矢量可以记为令xm,n(t)表示第(m,n)个阵元在t时刻接收的信号,则T

X(t)=[xM,0(t)xM‑1,0(t)...x1,0(t)x0,M(t)x0,M‑1(t)...x0,M(t)]表示阵列在第t时刻接收信号矢量。

3.如权利要求1所述的基于非圆信号的二维DOA估计方法,其特征在于,所述步骤1中的扩展接收矢量为Y(t):H T

Y(t)=[X(t) x(t)]。

4.如权利要求1所述的基于非圆信号的二维DOA估计方法,其特征在于,所述步骤2扩展协方差矩阵为H

其中Rs=E[s(t)s (t)]为信号的自相关矩阵, 是由信号的非圆相位组成的对角矩阵。

5.如权利要求1所述的基于非圆信号的二维DOA估计方法,其特征在于,所述步骤3扩展协方差矩阵的特征分解:其中Us为信号子空间,Un为噪声子空间,且满是 和

6.如权利要求1所述的基于非圆信号的二维DOA估计方法,其特征在于,所述步骤5具体包括将信号子空间两等分U1和U2,记U1的前M行为U11,后M行为U12,U2的前M行为U21,后M行为U22,定义矩阵:由步骤3的分析可知当θ=θk时,矩阵Q的第k列将变为0,也就是矩阵Q会降秩;因此可以构造谱峰搜索函数:通过一维谱峰搜索可以得到K个相位角

7.如权利要求1所述的基于非圆信号的二维DOA估计方法,其特征在于,所述步骤6由信号子空间和噪声子空间的正交关系可构造新的谱峰搜索函数:将估计出来的相位角 带入即可得到对应的相位角γk,且自动配对。

8.如权利要求2所述的基于非圆信号的二维DOA估计方法,其特征在于,所述步骤7中相位角φk:俯仰角αk:

方位角βk: