一种基于差分共阵的嵌套阵列快速DOA估计方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种基于差分共阵的嵌套阵列快速DOA估计方法与装置，方法包括：1)设置天线阵列，通过嵌套阵列对接收信号进行采样；2)计算接收信号的协方差矩阵，并进行矢量化操作；3)按照差分共阵阵元顺序对一维向量进行排序，得到差分共阵的接收信号；4)由差分共阵的接收信号，构造DFT谱，搜索谱峰并计算得到DOA估计的粗估计；5)根据泰勒展开式求解精确的DOA估计。本发明专利技术充分利用了嵌套阵列的阵列孔径，通过差分共阵扩展了原物理阵列，通过将DFT粗估计结果代入到泰勒展开式中直接求解高精度的DOA估计，降低了设备成本和计算成本，有效避免了传统DFT方法精估计过程中复杂的相位搜索过程，从而在较小的物理阵元尺寸下实现了高精度的快速DOA估计。

【技术实现步骤摘要】
一种基于差分共阵的嵌套阵列快速DOA估计方法与装置
本专利技术涉及阵列信号处理方法，具体涉及一种基于差分共阵的嵌套阵列快速DOA估计方法与装置。
技术介绍
阵列信号处理由于抗干扰能力强、信号增益高、方向分辨力强等优点在近二十多年来发展迅猛，并在雷达、通信、卫星导航和声呐等众多领域获得了广泛的应用。阵列信号处理主要研究自适应波束形成和高分辨率波达方向估计(DirectionofArrival，DOA)。传统DOA估计方法例如多重信号分类(MultipleSignalClassification，MUSIC)方法、基于旋转不变信号参数估计算法(EstimationOfSignalParametersViaRotationalInvarianceTechniques，ESPRIT)等，在阵列规模比较大时，算法复杂度都比较高，而在稀疏阵列中若是直接应用，更是会由于阵元间距大于入射信号半波长而失效。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于差分共阵的嵌套阵列快速DOA估计方法，解决传统大规模阵列估计过程复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于差分共阵的嵌套阵列快速DOA估计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)设置天线阵列，通过嵌套阵列对接收信号进行采样；/n(2)计算接收信号的协方差矩阵，并对其进行矢量化操作，重构为一维向量；/n(3)按照差分共阵的阵元顺序对一维向量进行排序，得到差分共阵的接收信号；/n(4)由差分共阵的接收信号，构造DFT谱，搜索谱峰并计算得到DOA估计的粗估计；/n(5)将DTF粗估计结果代入泰勒展开式并求解精确的DOA估计。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于差分共阵的嵌套阵列快速DOA估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)设置天线阵列，通过嵌套阵列对接收信号进行采样；
(2)计算接收信号的协方差矩阵，并对其进行矢量化操作，重构为一维向量；
(3)按照差分共阵的阵元顺序对一维向量进行排序，得到差分共阵的接收信号；
(4)由差分共阵的接收信号，构造DFT谱，搜索谱峰并计算得到DOA估计的粗估计；
(5)将DTF粗估计结果代入泰勒展开式并求解精确的DOA估计。


2.根据权利要求1所述的基于泰勒展开的嵌套阵列快速DOA估计方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：
对于第z个阵元，其接收信号模型为：



其中，a(θk)是入射角为θk的信号的方向向量，在时刻t，Sk(t)为第k个信号入射到阵列的信号包络，nz(t)为相互独立的零均值加性高斯白噪声；
对于整个阵列而言，有：
X(t)＝A(θ)S(t)+N(t)
其中，A(θ)为信号的方向向量矩阵，S(t)为信号包络矩阵，N(t)为噪声矩阵；
按下式计算得到接收信号协方差矩阵：
R＝XXH/J
其中J为快拍数；
对协方差矩阵进行矢量化操作得到列向量x：
x＝vec(R)。


3.根据权利要求1所述的基于泰勒展开的嵌套阵列快速DOA估计方法，其特征在于，所述差分共阵的阵元顺序是由嵌套阵列阵元所在位置集合的差集元素与矢量化后的一维向量元素的对应关系得到。


4.根据权利要求1所述的基于泰勒展开的嵌套阵列快速DOA估计方法，其特征在于，所述DFT谱由差分共阵的接收信号经DFT变换后得到。


5.根据权利要求1所述的基于泰勒展开的嵌套阵列快速DOA估计方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：
构建归一化DFT矩阵：



其中其中M0为差分共阵的阵元数；
计算得到DFT空间谱：



其中第q个元素表示为：

【专利技术属性】
技术研发人员：赖欣，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32