[发明专利]基于秩损法的均匀矩形阵列二维非圆信号DOA估计方法

权利要求书

1.一种基于秩损法的均匀矩形阵列二维非圆信号DOA估计方法，其特征在于，首先，根据均匀矩形阵列接收到的入射信号数据及接收到的数据共轭形成一个新的扩展数据矢量；基于所述的新的扩展数据矢量，构建扩展协方差矩阵并对扩展协方差矩阵进行特征分解，得到相应的信号子空间和噪声子空间；再对含有两个角度参数的均匀矩形阵列进行位移处理转化为只含一个角度参数的虚拟长均匀线阵，虚拟长均匀线阵的导向矢量由入射信号中的一个角度参数完全表达，从而将二维参数解耦为两个一维参数来计算；最后，根据秩损失原理构造出一个信源参数估计器来估计出其中一个角度，并根据估计出来的角度值再构造出一个信源参数估计器来估计另一个角度。

2.根据权利要求1所述的基于秩损法的均匀矩形阵列二维非圆信号DOA估计方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)建立均匀矩形阵列信号模型，包括：接收数据矢量、扩展数据矢量、扩展协方差矩阵、扩展协方差矩阵的特征分解以及两个不同阵列间导向矢量的转换关系；

2)信源二维DOA估计，是根据秩损失原理构造出一个信源参数估计器来估计出其中一个角度，并根据估计出来的角度值再构造出一个信源参数估计器来估计另一个角度。

3.根据权利要求2所述的基于秩损法的均匀矩形阵列二维非圆信号DOA估计方法，其特征在于，步骤1)中所述的均匀矩形阵列是一个位于X-Y平面上的均匀矩形阵列，由N行平行均匀线阵组成，其中每个均匀线阵有M个阵元，相邻阵元间距设为d，为了保证无偏差估计，取d＝λ/2，λ为波长；设定有K个远场区域的窄带非圆信号s_k(t)，k＝1,2,…,K，第k个信号的到达角记为(θ_k,β_k)，(θ_k,β_k)∈[0,π]；在采样t时的N行平行均匀线阵的接收数据矢量x_i(t)，i＝1,2,…,N，即为均匀矩形阵列的接收数据矢量x(t)，表示为：

x(t)＝As(t)+n(t) (1)

其中，其中，x_i(t)＝[x_i1(t),…,x_iM(t)]表示每行线阵的接收数据矢量；s(t)＝[s₁(t),…,s_K(t)]表示信号矢量；表示加性高斯白噪声矩阵，n_i(t)＝[n_i1(t),…,n_iM(t)]表示每行的高斯白噪声矢量，所述高斯白噪声矢量的均值都为零、方差为σ²；表示阵列的导向矩阵，a(θ_k,β_k)是NM×1维的导向矢量，A′₁＝[a′(θ₁),…,a′(θ_K)]表示在Y轴上的第一行均匀线阵的导向矩阵，其中，

对于ρ＝1的最大非圆率的信号矢量s(t)表示为：

s(t)＝Φs_R(t) (2)

式(1)改写为

x(t)＝AΦs_R(t)+n(t) (3)

其中，s_R(t)为s(t)的实部，分别为信号s₁(t),s₂(t),…,s_K(t)的非圆相位。

4.根据权利要求2所述的基于秩损法的均匀矩形阵列二维非圆信号DOA估计方法，其特征在于，步骤1)中所述的扩展数据矢量，是利用信号的非圆特性将阵列的接收数据矢量x(t)与接收数据矢量x(t)的共轭x^*(t)组成一个新的扩展数据矢量y(t)：