[发明专利]一种已知波形信源的波达方向估计方法

说明书

本发明涉及一种已知波形信源的波达方向估计方法，包括：获取包含已知波形信源的已知波形信号的阵列接收数据矩阵；根据所述阵列接收数据矩阵获取初始空域特征矩阵和初始旋转不变向量；根据所述初始空域特征矩阵和所述初始旋转不变向量计算高精度旋转不变向量；根据所述高精度旋转不变向量得到所述已知波形信号的角度估计值。本发明的波达方向估计方法可以在小快拍数条件下有效地实现已知波形信源的波达方向估计，克服了现有方法小快拍数情形下的角度估计误差较大的问题，从而有效减小雷达或通信系统等目标的定位误差。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种已知波形信源的波达方向估计方法。

背景技术

波达方向(Direction of arrival，DOA)是指空间信号的到达方向(各个信号到达阵列参考阵元的方向角，简称波达方向)，波达方向的估计是智能天线的重要组成部分，可以用于确定阵列雷达、通信基站等系统的目标定位。在实际应用中，由于通信的合作性，已知波形信源的情形是很常见的，而引入波形先验信息可以有效提升测向性能。因此，已知波形信源的波达方向估计方法，这些年受到众多研究人员的关注。

J.Gu等人在其发表的论文“Fast and Efficient DOA Estimation Method forSignals with Known Waveforms Using Nonuniform Linear Arrays”(《SignalProcessing》2015,pp:265-276)中提出了一种LR(linear regression，线性回归)方法，该方法的具体步骤是，第一步：采用M个天线构成的一维均匀天线阵接收目标信号，对每个天线接收到的目标信号分别按照奈奎斯特采样定理进行采样，得到阵列接收数据矩阵；第二步：利用阵列接收数据矩阵，估计回归系数协方差矩阵；第三步：利用回归系数协方差矩阵，结合广义最小二乘原理，估计已知波形信源的波达方向。该方法虽然具有接近克拉美罗界的波达方向估计性能，但是仍然存在的不足之处是，当已知波形信源的快拍数较小时，角度估计性能严重恶化，从而使得雷达或通信系统等目标的定位误差较大。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种已知波形信源的波达方向估计方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种已知波形信源的波达方向估计方法，包括：

S1：获取包含已知波形信源的已知波形信号的阵列接收数据矩阵；

S2：根据所述阵列接收数据矩阵获取初始空域特征矩阵和初始旋转不变向量；

S3：根据所述初始空域特征矩阵和所述初始旋转不变向量计算高精度旋转不变向量；

S4：根据所述高精度旋转不变向量得到所述已知波形信号的角度估计值。

在本发明的一个实施例中，所述S1包括：

S11：利用由M个天线构成的一维均匀天线阵列接收来自Q个已知波形信源的Q个已知波形信号；

S12：对每个天线接收到的所述Q个已知波形信号分别按照奈奎斯特采样定理进行采样，生成阵列接收数据矩阵X。

在本发明的一个实施例中，所述S2包括：

S21：根据所述阵列接收数据矩阵X计算得到所述初始空域特征矩阵B₀，计算公式为：

B₀＝XS^T(SS^T)^-1，

其中，S为已知波形矩阵，上标T表示矩阵共轭转置操作，上标-1表示矩阵求逆操作；

S22：根据所述初始空域特征矩阵B₀计算得到所述初始旋转不变向量φ₀，计算公式为：