一种保角变换旋转不变子空间波达方向估计方法技术

本发明专利技术提供一种保角变换(Conformal mapping)旋转不变子空间(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique，)波达方向估计方法。该方法通过保角变换可将某些非均匀阵列变换为均匀阵，并对电磁波来波入射角也进行相应变换，然后在变换域中运用ESPRIT算法进行波达方向估计，在估计出变换域中的来波入射角后，再将该角度反变换回原始域，从而得到真正的波达方向估计。该方法克服了ESPRIT算法只能用于具有平移不变性阵列的局限性，适用的阵列可以扩展到非均匀阵列，同时仍然具备ESPRIT算法鲁棒性强，计算量小的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及阵列信号处理
，特别是基于非均匀阵列对窄带信号进行DOA估计。
技术介绍
波达方向(DOA)估计一直是阵列信号处理中的一个重要的研究领域，它在雷达、声呐、无线通信以及电子对抗和侦查等领域中都有着广泛的应用。如何快速、高精度实现DOA估计一直是阵列信号处理不断研究和努力的方向。其中经典的方法有：巴特利特(Bartlett)算法、Capon算法、线性预测算法、多重信号分类(MultipleSignalClassification，MUSIC)，旋转不变子空间(EstimationofSignalParametersviaRotationalInvarianceTechnique，ESPRIT)算法等。然而，巴特利特、Capon、线性预测算法的精度都受限于天线的口径，其口径越小，分辨率越差；MUSIC算法虽能实现高分辨估计，但是需要对谱峰进行搜索，计算量较大；而ESPRIT算法虽然具有不需要谱峰搜索，对阵列位置不敏感的特点，但是依赖的阵列需要具有平移不变特性，因此不能在非均匀阵列中得到运用。在电磁场问题中，保角变换有着广泛的应用，它可以将己知问题复杂边界进行保角变换，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保角变换旋转不变子空间波达方向估计方法，该估计方法包括以下步骤：a、选择一种m臂对数螺旋天线阵列，单臂对数螺旋线方程为r＝keaφ，另外m‑1个臂相对于起始臂依次逆时针旋转360°/m。天线阵单元数为大于3的任意整数n，天线单元的半径满足方程其中i＝1，2，…，n，a是对数螺旋方程的参变量，表示阵列的延展特性；k为每臂对数螺旋线起点距坐标原点的初始距离；φi为第i个阵元在极坐标下的方位角。相邻两阵元的角度差相等，满足φi‑φi‑1＝const。该对数螺旋阵列用于接收空间来波信号；a1、一种m臂对数螺旋天线阵列在满足条件a＝0时，构成r＝k的均匀圆环阵；a2、另一种天线阵列为四臂对数螺旋阵列...

【技术特征摘要】
1.一种保角变换旋转不变子空间波达方向估计方法，该估计方法包括以下步骤：a、选择一种m臂对数螺旋天线阵列，单臂对数螺旋线方程为r＝keaφ，另外m-1个臂相对于起始臂依次逆时针旋转360°/m。天线阵单元数为大于3的任意整数n，天线单元的半径满足方程其中i＝1，2，…，n，a是对数螺旋方程的参变量，表示阵列的延展特性；k为每臂对数螺旋线起点距坐标原点的初始距离；φi为第i个阵元在极坐标下的方位角。相邻两阵元的角度差相等，满足φi-φi-1＝const。该对数螺旋阵列用于接收空间来波信号；a1、一种m臂对数螺旋天线阵列在满足条件a＝0时，构成r＝k的均匀圆环阵；a2、另一种天线阵列为四臂对数螺旋阵列，单臂螺旋线满足方程另外三个臂相对于起始臂依次逆时针旋转90°；rn是坐标原点到单臂上第n个阵元的距离，a是对数螺旋方程的参变量，用于控制螺旋线向外延伸，φn是第n个阵元所在位置的方位角，同一个臂上两相邻天线单元的夹角均为Δφ；b、利用变换关系f＝ln(|r|)-d∠arg(r)，将该对数螺旋阵列变换为平行于x轴的均匀直线阵：称变换前的空间为原始域，变换后的空间为变换域；由r＝keaφ，经变换f＝ln|r|，得到y＝lnk·ax，再由f＝-d∠arg(r)，得到y＝(j-1)d，x＝(i-1)d，为第j个对数臂上第i个...

【专利技术属性】
技术研发人员：华光，杨恺，王建博，
申请(专利权)人：东南大学，江苏亨鑫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32