[发明专利]基于矩阵匹配的二维稀疏线阵波达方向估计方法

说明书

本发明涉及一种波达方向的估计方法，具体涉及一种基于矩阵匹配的二维稀疏线阵波达方向估计方法，包括如下步骤：建立二维稀疏线阵二维波达方向估计的基本模型，定义第l个信号的入射角度为(θ_l,)，假设共有L个远场窄带信号入射到阵列中，得出阵列中两子阵在k时刻的接收数据，根据接收到的数据得出两个子阵的接收数据协方差矩阵，得出两个子阵在x轴和y轴上形成虚拟阵列中连续ULA部分的虚拟接收数据，利用虚拟接收数据构造Toeplitz矩阵，然后通过构造空间谱函数，分别得出二维角度的估计值和假设与估计值中相对应的另一维角度估计值是依次进行最小二乘算法、矩阵特征分解得出角度估计值为

技术领域

本发明涉及一种波达方向的估计方法，具体涉及一种基于矩阵匹配的二维稀疏线阵波达方向估计方法。

背景技术

波达方向(DOA，Direction of Arrival)估计是雷达信号处理的重要组成部分，线阵结构只能实现对一维角度的估计，无法同时估计出信号的二维角度信息，因此对于需要同时估计出信号的俯仰和方位信息的情况，通常需要利用二维阵列结构。二维线阵由于其结构简单，因此，二维线阵中的二维DOA估计被广泛研究，为了进一步拓展二维DOA估计的自由度，适用于二维稀疏线阵的二维DOA估计被提出。相较于传统二维DOA估计算法应用到二维稀疏线阵中，现有技术中有提出二维匹配DOA(2Dimensional Paired DOA,2-D PDOA)估计算法利用L型稀疏阵列每维阵列的稀疏特性，提高了二维DOA估计的自由度，利用其中一维阵列估计出一维角度后，利用两维阵列接收数据的互相关矩阵和二维角度相互匹配的特征估计出了另外一维角度，实现了二维DOA的同时估计与匹配。

但是，2-D PDOA估计算法估计两维角度是分开估计的，其中一维直接利用稀疏阵列进行角度估计，对另一维的角度估计是建立在该维角度估计的基础上得到的，使得另一维的角度估计误差偏大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于矩阵匹配的二维稀疏线阵波达方向估计方法，解决目前的波达方向二维角度估计中两维角度估算过程相关，使另一维的角度估计误差偏大的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于矩阵匹配的二维稀疏线阵波达方向估计方法，包括如下步骤：

S1、建立二维稀疏线阵二维波达方向估计的基本模型，该阵列模型包括M₁＝2d和M₂＝3d的两个子阵，其中d为半波长；

S2、定义第l个信号的入射角度为其中θ_l、分别为信号入射方向与xoz、yoz面的夹角，假设共有L个远场窄带信号入射到阵列中，得出阵列中两子阵在k时刻的接收数据；

S3、根据接收到的数据得出两个子阵的接收数据协方差矩阵；

S4、得出两个子阵在x轴和y轴上形成虚拟阵列中连续ULA部分的虚拟接收数据；

S5、利用虚拟接收数据构造Toeplitz矩阵，然后通过构造空间谱函数，分别得出二维角度的估计值和

S6、假设与估计值中相对应的另一维角度估计值是其中是对的重新排序，得其中T∈{0,1}^L×L，为列变换矩阵；

S7、依次进行最小二乘算法、矩阵特征分解得到然后得出角度估计值为

进一步的技术方案是，两子阵在k时刻的接收数据分别为：

和

更进一步的技术方案是，两个子阵的接收数据协方差矩阵分别为：

和

更进一步的技术方案是，两个子阵在x轴和y轴上形成虚拟阵列中连续ULA部分的虚拟接收数据分别为：