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专利号: 202210837854X
申请人: 电子科技大学长三角研究院(湖州)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种嵌套阵下对抗互藕的稳健DOA估计方法,其特征在于,包括下列步骤:步骤1,设置天线阵列,所述天线阵列为二级嵌套阵,第一级子阵为包含M1个阵元的均匀线阵阵列,第一级子阵的阵元间距为d1=λ/2,第二级子阵为包含M2个阵元的均匀线阵,第二级子阵的阵元间距为d2=(M1+1)d1,其中,λ为载波信号的波长;

定义K表示信源数量,各信源的入射角度表示为:θ1,θ2,...θK;

定义阵列的观测数据矢量为x(t),源信号矢量为s(t),噪声为n(t),互耦矩阵为带状对称结构, 为互耦系数向量,其中,阵元总数M=M1+M2;

步骤2,提取互耦系数向量:

(2a)将互耦矩阵C与阵列导向矢量a(θk)的乘积Ca(θk)变换为:Ca(θk)=Q(θk)c,其中,(2b)构造矩阵Q(θk)为:Q(θk)=Q1+Q2+Q3,其中Q1,Q2和Q3的非零项可表示为:[Q1]u,v=au+v‑1,u+v≤M1+2[Q2]u,v=au‑v‑1,2≤v≤u≤M1+1[Q3]u,v=1,M1+2≤v=u≤M其中,[Q1]u,v表示矩阵Q1的第u行第v列的元素,[Q2]u,v表示矩阵Q2的第u行第v列的元素,[Q3]u,v表示矩阵Q3的第u行第v列的元素,au+v‑1,au‑v‑1分别表示阵列导向矢量a(θk)的第u+v‑

1个元素和第u‑v‑1个元素;

步骤3,构建差分虚拟阵列:

(3a)列向量化协方差矩阵R,得到嵌套阵的虚拟差分阵列:其中,A表示阵列流型矩阵, 表示噪声项,表示噪声功率,1n表示对应 的单位矩阵,矩阵 表示第k个信号的功率;

(3b)将差分信号重新表示为:

其中, 表示噪声功率,1M=vec(IM),IM表示M×M的单位矩阵,矩阵表示第k个信号的功率;

(3c)计算新向量q: 其中,

并将差分信号重新表示为: 其中,H表示新的阵列流型矩阵;

步骤4,构造超完备字典:

(4a)定义一个超完备的角度网格字典 其中网格数G>>K,Θ表示在空间域上均匀划分的离散角度集, 表示G个离散角度;

(4b)根据划分的 定义差分阵列流型字典矩阵HΘ为:其中, 矩阵 与矩阵Q(θk)的构造方式相同;

完备字典表示出的块稀疏信号定义为:(4c)将差分信号重新表示为:

步骤5,构建稀疏重构问题:

(5a)将DOA估计问题转化为求解块稀疏矢量的重构问题:其中,α表示正则化参数,用于平衡噪声与信号稀疏度, 表示块稀疏信号qΘ的估计值;

(5b)用l1范数代替l0范数,得到稀疏恢复优化问题:步骤6,求解凸优化问题,进行角度估计:(6a)利用拉格朗日数乘,将稀疏恢复优化问题改写成无约束的形式:其中,β为平衡qΘ的稀疏度与模型拟合误差的参数;

(6b)对步骤(6a)的优化问题进行求解,求解得到最优的 基于 中非零值对应离散字典集中的角度得到待估计的DOA角度值。