[发明专利]一种基于平行均匀线阵的相干信号二维波达角度跟踪方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于平行均匀线阵的相干信号二维波达角度跟踪方法及装置，利用平行均匀线阵将相干信号二维波达角度估计问题转化为一维角度估计问题，避免传感器协方差矩阵的特征分解，提供自动配对的信号方位角和仰角估计值，从而减少了运算量。利用RLS算法自适应估计噪声子空间从而建立瞬态目标函数并利用近似牛顿迭代算法自适应更新角度。根据信号的运动模型，利用龙伯格状态观测器解决信号角度的交叉问题。本发明无需特征值分解，计算简单有效，因此这种在线方法对于时变多信号源二维波达角度有很强的实时跟踪能力，估计的二维波达角度和真实值十分接近。

主权项

1.一种基于平行均匀线阵的相干信号二维波达角度跟踪方法，其特征在于，当p个相干窄带远场入射信号s_i(k)，波长为λ，从不同的入射夹角{α_i(k),β_i(k)}入射在x-y平面上两个平行均匀线阵ULA1和ULA2，每列均匀线阵包括M个全向的传感器，传感器间距为d，平行均匀子阵列之间间距也为d；α_i(k)和β_i(k)为入射信号相对于y轴和x轴的逆时针夹角，平行均匀线阵接收到的信号表示为：y(k)=A(α(n))s(k)+w_y(k)（1）x(k)=A(α(n))D(β(n))s(k)+w_x(k)（2）其中，y(k)和x(k)分是ULA1和ULA2阵元接受到阵元矢量，A(α(n))和A(α(n))D(β(n))分别是ULA1和ULA2线阵的响应矩阵，其中：D(β)＝diag(a(β₁),a(β₂),...,a(β_p))，a(β_i)＝exp(j2πλcos(β_i)/d)；w_y(k)和w_x(k)是对应的噪声矢量；α_i和β_i与入射信号的方位角φ_i和俯仰角θ_i有如下关系：cosα_i＝sinθ_isinφ_i和cosβ_i＝sinθ_icosφ_i；并有如下时刻关系k＝nN_S+1,nN_S+2,...,(n+1)N_S,{α_i(n),β_i(n)}是相对于采样频率1/T_S随时间变化，则α_i(nN_S+1)≈α_i(n+1)N_S,β_i(nN_S+1)≈β_i(n+1)N_S，其中n＝0,1,2,...，在相干信号二维波达角度更新的时间间隔T上的快拍数N_S已知，T=T_SN_S；相干信号二维波达角度的跟踪是由N_S个快拍数据{y(n),x(n)}估计{α_i(n),β_i(n)}，并使得同一个入射角信号现有估计和先前估计保持正确的数据关联。