[发明专利]一种非相干分布式信号二维波达角的测定方法

摘要

该发明属于无线移动通信技术领域中采用阵列天线测定非相干多径分布式信号二维波达角的测定方法。包括：设置由两个均匀圆阵组成的立体天线阵列，建立两个圆阵数据的协方差矩阵，确定子矩阵及中心俯仰角初值，建立任意一个圆阵的协方差矩阵，建立伪噪声子矩阵，确定二维谱函数，最后分别确定中心方位角及确定中心俯仰角。该发明对中心方位角和中心俯仰角测定的均方根误差仅为角度扩展的十分之一左右，并避免了多维谱搜索和非线性优化。因而，本发明具有方法简单、可靠，可大幅度降低计算处理量及处理的复杂程度，以及测定的效率和精确度高，应用于智能天线系统中、可提高智能天线系统在多径环境中的性能及实际应用的价值等特点。

主权项

一种非相干分布式信号二维波达角的测定方法，包括；步骤1.设置立体天线阵列：在三维空间中设立一个由两个均匀圆阵组成的立体天线阵列；每个圆阵的半径及阵元数均相同，其中一个圆阵设于x‑y平面内、另一个圆阵则平行于该圆阵设置，以接收各非相干分布信号的数据矢量；步骤2.建立两个圆阵数据的协方差矩阵：工作时首先将两圆阵中各阵元每次接收的数据分别合并为一列、建立协方差矩阵；步骤3.确定子矩阵：对步骤2所得协方差矩阵进行特征分解，并利用最大特征值所对应的特征向量建立特征向量矩阵、最大特征的个数为分布信号数的3倍，然后再将所得特征向量矩阵以阵元数为行数、将其分为前后两个子矩阵；步骤4.确定中心俯仰角初值：利用总体最小二乘法建立步骤3所得两个子矩阵的旋转矩阵，并利用该旋转矩阵的特征值确定各分布信号中心俯仰角的初值；步骤5.建立任意一个圆阵的协方差矩阵：根据所选圆阵各次接收的数据建立该圆阵的协方差矩阵；步骤6.确定伪噪声子矩阵：对步骤5得到的协方差矩阵进行特征分解、得特征值和特征向量，并根据单个圆阵的阵元数与分布信号个数的1.5‑2.5倍值作为伪噪声子矩阵的维数，并由该维数个小特征值所对应的特征向量建立伪噪声子矩阵；步骤7.确定二维谱函数：利用任意一个圆阵的方向矢量，及该方向矢量对方位角的偏导数和对俯仰角的偏导数、建立广义方向矢量，并利用该广义方向矢量与伪噪声子矩阵之间的正交性确定二维谱函数；步骤8.确定中心方位角：将步骤4所得各中心俯仰角的初值依次代入步骤7所得二维谱函数中，并用一维搜索方法确定出各初值所对应的中心方位角；步骤9.确定中心俯仰角：将步骤8所得各中心方位角依次代入步骤7所得二维谱函数中，仍通过一维搜索方法确定出各中心方位角所对应的中心俯仰角。