一种具有先验定位角度范围的DOA阵元间距设置方法技术

本发明专利技术公开了一种具有先验定位角度范围的DOA阵元间距设置方法，包括下列步骤：设已知目标定位的先验角度范围为θ∈[θ

【技术实现步骤摘要】
一种具有先验定位角度范围的DOA阵元间距设置方法
本专利技术涉及通信和声纳
，具体涉及一种具有先验定位角度范围的DOA阵元间距设置方法。
技术介绍
对波达方向(Direction-of-arrival：DOA)进行估计一直是阵列信号处理领域中活跃的研究方向，其在雷达、声纳、通信、导航、地震探测等领域有广泛的应用。现有的来波方向估计是将一组传感器按一定方式布置在空间中的不同位置上，形成传感器阵列，通过对阵列接收到的信号进行处理，抑制干扰和噪声，估计出信号源的方向角度。常用的一维阵列大多是均匀线阵；二维阵列有均匀面阵、L型阵列或者是均匀圆阵。根据空间采样定理，传感器阵列中阵元与阵元间的间距d必须要满足小于等于探测信号源波长的一半，否者会引起角度模糊，无法准确估计出信号源的方位。现有的DOA估计算法中较为经典的方法有：基于特征分解的多重信号分类(MUSIC)算法，以及基于旋转不变子空间(ESPRIT)算法。MUSIC算法构造协方差矩阵，协方差矩阵可以划分为两个空间，信号子空间US与噪声子空间UN。用UN构造阵列空间谱函数PMUS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有先验定位角度范围的DOA阵元间距设置方法，其特征在于，所述DOA阵元间距设置方法包括以下步骤：/nS1、设已知目标定位的先验角度范围为θ∈[θ

【技术特征摘要】
1.一种具有先验定位角度范围的DOA阵元间距设置方法，其特征在于，所述DOA阵元间距设置方法包括以下步骤：
S1、设已知目标定位的先验角度范围为θ∈[θ1，θ2]，如果是窄带探测信号，采用基于带通采样的角度先验窄带信号阵元设置方法求出阵元间距，由先验角度范围得到接收序列的频率范围，结合带通采样得到满足信号无失真采样的阵元间距范围；如果是宽带探测信号，采用基于带通采样的角度先验宽带信号阵元设置方法求出阵元间距，先从频域上将宽带信号划分成多个视为窄带信号的子带信号，对每一个子带信号应用窄带方法求出每一个子带信号无失真采样的阵元间距范围，最后求出每一个子带信号无失真采样的阵元间距范围的交集作为宽带信号的阵元间距范围；
S2、采用步骤S1求出的阵元间距设置传感器阵列，应用MUSIC算法进行DOA估计。


2.根据权利要求1所述的一种具有先验定位角度范围的DOA阵元间距设置方法，其特征在于，所述步骤S1中基于带通采样的角度先验窄带信号阵元设置方法求出阵元间距的过程如下：
假设均匀线阵中阵列接收到方向角为θ∈[θ1，θ2]的远场窄带信号S(t)，远场窄带信号S(t)的中心频率为f0，信号传播速度v，阵元数M，阵元间距d，则均匀线阵的阵列方向向量表示为：



对于已知信号的先验角度θ∈[θ1，θ2]，将a(θ)看作一个空间域抽样序列，可知其对应的频率范围为：
f∈[f0sinθ1，f0sinθ2]
其相对带宽：



由带通采样定理，得到对于远场窄带信号S(t)进行无失真采样的采样频率要满足：



其中整数n的取值范围：



其中表示向下取整；
因此，得到阵元间距d的取值范围为：



用信号波长λ来表示，得到阵元间距范围公式：





3.根据权利要求1所述的一种具有先验定位角度范围的DOA阵元间距设置方法，其特征在于，所述步骤S1中基于带通采样的角度先验宽带信号阵元设置方法求出阵元间距的过程如下：
假设均匀线阵中，阵列接收到方向角为θ∈[θ1，θ2]的远场宽带信号Y(t)，信号Y(t)的频带为f，信号传播速度v，阵元数M，阵元间距d，则均匀线阵的阵列方向向量表示为：



在频域上，把远场宽带信号Y(t)，分为J个子带，将任一个子带j看作是一个窄带信号，j＝1，2，...，J，子带j有一个中心频率fj，子带j的方向矩阵表示为：



对任一个子带j采用基于带通采样的角度先验窄带信号阵元设置方法求出对应的阵元间距范围：



用集合Dj表示，其中λj为第j个子带对应的波长；
取每一个子带阵元间距的交集得到整个宽带信号的阵元间距D：
D＝D1∩D2∩...Dj∩...∩DJ。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨萃，田胜，陈焱琨，宁更新，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44