[发明专利]一种均匀圆阵二维波达方向快速估计方法

摘要

本发明涉及一种均匀圆阵二维波达方向快速估计方法，属于波达方向估计技术领域。该方法先根据圆阵阵元实际位置构造一个正交十字虚拟参考阵列，将二维角度空间均匀划分成多个网格并确定每个网格的中心方向；然后将每个网格中心方向作为初始相位补偿角，分别计算出针对x轴虚拟线阵和y轴虚拟线阵的两个相位补偿矩阵并对估计得到的信号子空间分别进行相位补偿；再施行经典二维ESPRIT算法，得到两个子空间拟合矩阵，联合其特征值分解后的特征向量以及特征值，获得新的二维角度估计并作为新的相位补偿角进行迭代相位补偿，直到获得稳定收敛的角度估计并作为信号的波达方向估计。本发明能快速获得基于均匀圆阵二维波达方向估计，并且估计结果具有统计无偏性。

主权项

一种均匀圆阵二维波达方向快速估计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：由均匀圆阵的阵元位置坐标构造一个十字正交虚拟参考阵列；S2：将二维角度参数空间均匀划分成多个网格，确定每个网格的中心方向；S3：由接收到的阵列快拍数据获得信号子空间的估计；S4：将步骤S2中划分得到的网格进行顺序编号，选定最小编号网格；S5：指定选定网格的中心方向为相位补偿角，并记为对应该网格的初始相位补偿角；S6：计算出基于相位补偿角的两个相位补偿矩阵，并用两个相位补偿矩阵分别对步骤S3中估计得到的信号子空间进行相位补偿，得到两个经过相位补偿后的信号子空间，接着对经过相位补偿后的两个信号子空间施行经典2D ESPRIT算法，得到两个子空间拟合矩阵，然后对两个子空间拟合矩阵进行特征值分解，获得相应的两个特征向量矩阵和对应的特征值；S7：用其中一个特征向量矩阵的共轭转置矩阵与另一个特征向量矩阵相乘得到一个乘积矩阵，判断该乘积矩阵的元素的实部最大值是否大于设定的阈值a，若大于阈值a则结合步骤S6中得到的两个对应特征值联立解出一个二维方向角对并转向S8，否则选定下一个网格并转向步骤S5；S8：比较步骤S7中估得的二维方向角与步骤S6中计算相位补偿矩阵的二维补偿角绝对差，与设定的另一个阈值b的大小，若该绝对差大于阈值b则将估得的该二维方向角设定为新的相位补偿角并转向步骤S6，否则转向步骤S9；S9：判断步骤S7中估得的二维方向角与步骤S5中设置的初始相位补偿角的方位角绝对差是否大于方位角方向网格间隔的一半，并且判断俯仰角绝对差是否大于俯仰角方向上网格间隔的一半，若两者之一不成立则选定下一个网格并转向步骤S5，若两者同时成立则输出该二维方向角为信号的一个二维波达方向估计，同时选定下一个网格并转向步骤S5。