[发明专利]二维波达方向估计方法、二维波达方向估计装置及终端

权利要求书

1.一种二维波达方向估计方法，其特征在于，包括：

获取天线阵列输出的快拍数据，其中，所述快拍数据为所述天线阵列对远场目标的入射信号的输出响应，所述入射信号为窄带信号；

基于加权最小二乘法自适应的构建滤波器对所述快拍数据进行处理，得到所述入射信号复幅值的估计量；

基于所述入射信号复幅值的估计量，进行迭代计算得到所述入射信号在指定的二维空间中的能量矩阵；

对所述能量矩阵进行二维谱峰搜索，得到所述入射信号的二维波达方向；

所述天线阵列为矩形天线阵列，所述矩形天线阵列包括M×N个阵元，其中，M和N均为大于1的整数，M行阵元沿预设坐标系的x轴方向直线排列，N列阵元沿预设坐标系的y轴方向直线排列，相邻阵元之间的距离均为d，λ为所述入射信号的波长；

所述快拍数据为：

y(t)＝[h(θ₁,φ₁),…,h(θ_K,φ_K)]s(t)+ω(t)

其中，y(t)表示所述矩形天线阵列输出的第t个快拍数据，s(t)表示所述入射信号的复幅值，ω(t)表示所述快拍数据中的加性噪声，[h(θ₁,φ₁),…,h(θ_K,φ_K)]表示所述入射信号的方向矩阵，t为快拍序号，t＝1,2,…,Q，Q为快拍数，K为远场目标的数量，K个远场目标位于其中，k为远场目标序号，k＝1,2,…,K，θ为俯仰角，θ＝[θ₁,θ₂,...θ_K]^T，为方位角，(·)^T表示转置操作；

所述基于加权最小二乘法自适应的构建滤波器对所述快拍数据进行处理，得到所述入射信号复幅值的估计量，包括：

根据第一公式构建滤波器对所述快拍数据进行处理，得到所述入射信号复幅值的估计量，其中，所述第一公式为：

其中，表示所述入射信号复幅值的估计量，R表示所述入射信号的协方差矩阵，h(θ_k,φ_k)表示所述入射信号的方向矢量，(·)^-1表示矩阵取逆操作，(·)^H表示共轭转置操作。

2.根据权利要求1所述的二维波达方向估计方法，其特征在于，所述基于所述入射信号复幅值的估计量，进行迭代计算得到所述入射信号在指定的二维空间中的能量矩阵，包括：

构造对角矩阵，其中，所述对角矩阵的规模基于所述矩形天线阵列在指定的二维空间中的扫描点数确定，所述对角矩阵的对角元素表示各扫描点的能量；

获取所述对角矩阵的初始值；

基于所述入射信号复幅值的估计量，由所述初始值开始进行预设次数的迭代计算，得到所述入射信号在所述二维空间中的能量矩阵。

3.根据权利要求2所述的二维波达方向估计方法，其特征在于，所述获取所述对角矩阵的初始值，包括：

根据第二公式计算每个远场目标对应的初始能量，所述第二公式为：

其中，表示第k个远场目标对应的初始能量；

基于K个远场目标对应的初始能量，得到所述对角矩阵的初始值，所述初始值为：其中，diag(·)表示矢量对角化。

4.根据权利要求3所述的二维波达方向估计方法，其特征在于，所述基于所述入射信号复幅值的估计量，由所述初始值开始进行预设次数的迭代计算，得到所述入射信号在所述二维空间中的能量矩阵，包括：

根据第三公式由所述初始值开始进行迭代计算，其中，所述第三公式为：

其中，Η＝[h(θ₁,φ₁),…,h(θ_K,φ_K)]，i≥1，i为迭代次数；

在每次迭代计算中，基于R⁽ⁱ⁾和所述第一公式，得到第i次迭代计算对应的信号复幅值的估计量

在每次迭代计算中，基于所述和第四公式，得到第i次迭代计算第k个目标对应的能量其中，所述第四公式为：

在进行i次迭代计算后，基于所述得到所述快拍数据在所述二维空间中的能量矩阵