[发明专利]在嵌套阵列下基于改进的正交匹配追踪DOA估计方法

说明书

本发明公开了一种在嵌套阵列下基于改进的正交匹配追踪DOA估计方法，属于雷达通信技术领域。本发明首先通过嵌套阵列得到接收数据并获取对应的相关矩阵，再将其对角线上的元素进行加和取平均，得到信号与噪声功率的和；以及对得到的相关矩阵进行向量化处理和去冗余操作，得到矩阵再将作为虚拟阵列条件下的接收数据矩阵z；判断此时的信号功率是否远远小于噪声功率，若是，则将接收数据矩阵z的最中间一项等于噪声功率，得到待估的接收数据矩阵否则直接将其作为最后基于接收数据矩阵采用本发明的改进的正交匹配追踪法获取待估计的DOA。通过消除噪声项所带来的干扰，可以在不改变接收数据本身特性并且SNR值很小的条件下，可以获得具有良好性能的DOA。

技术领域

本发明属于雷达通信技术领域，尤其涉及一种在嵌套阵列下基于改进的正交匹配追踪DOA估计方法。

背景技术

波达方向估计(DOA)在阵列信号处理领域中是一个很热门的话题，广泛应用于雷达、声呐及无线通信系统中。过去的几十年里，许多的DOA估计方法都是基于均匀线性阵列(ULA)条件下，并且阵元数需要多于信号数目，为了在有限的阵元数条件下检测更多的信号数目，嵌套阵列、互质阵列、增广嵌套阵列、嵌套式冗余阵列等各种新的阵列排布方式被提出，这很大程度上增加了阵列的自由度(DOF)，且阵列所能处理的信号数目也很大程度上得到提高。

在ULA条件下的相控阵研究领域中，对于相干信号处理方式得到了很多学者的广泛研究。例如：通过信号稀疏描述模型和l₁范数之间的关系(见文献：Donoho D L,HuoX.Uncertainty principles and ideal atomic decomposition[J].IEEE Trans It,2001,47(7):2845-2862；Yin J,Chen T.Direction-of-Arrival Estimation Using aSparse Representation of Array Covariance Vectors.[J].IEEE Transactions onSignal Processing,2011,59(9):4489-4493)、使用l₁-SRACV算法来提高噪声的鲁棒性能(见文献：Choi Y H.ESPRIT-Based Coherent Source Localization With Forward andBackward Vectors[J].IEEE Transactions on Signal Processing,2010,58(12):6416-6420)、利用矢量重构方法构造前后向相关矩阵以减少信号的相干性能(见文献：Gorodnitsky I F,Rao B D.Sparse signal reconstruction from limited data usingFOCUSS:a re-weighted minimum norm algorithm[C]//IEEE Trans.SignalProcessing.1997:600—616)、结合压缩感知模型等算法(见文献：Cotter S F.Multiplesnapshot matching pursuit for direction of arrival(DOA)estimation[C]//SignalProcessing Conference,2007,European.IEEE,2015:247-251)进行DOA估计。但是，上述方法都只是在均匀阵列的条件下进行处理，所能处理的信号个数受到阵列数的制约。