基于感知压缩的二维DOA估计方法、装置及介质.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116008904A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211646741.8(22)申请日2022.12.21(71)申请人中国科学院空天信息创新研究院地址100094北京市海淀区邓庄南路9号(72)发明人张群英王闯胡建民袁鑫豪周斌方广有(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227专利代理师李金(51)Int.Cl.G01S3/00(2006.01)权利要求书3页说明书12页附图4页(54)发明名称基于感知压缩的二维DOA估计方法、装置及介质(57)摘要本申请提出了一种基于感知压缩的二维DOA估计方法、装置及介质，在获得均匀面阵中各阵元所接收到的回波信号后，对同一方向的阵元接收到的回波信号进行一维数字波束形成DBF操作，分别对得到的不同方向的一维DBF结果进行功率谱峰值搜索，获得目标的初始角度集，再利用预设的角度分辨率，对初始角度集进行扩展，得到目标角度集，降低OMP操作中的原子数，这样，针对目标角度集，利用OMP算法对调整后的一维回波信号进行稀疏向量重构，再至少依据重构的稀疏向量，可以快速且准确获得目标方位角和目标仰俯角，降低了计算量，满足了应用场景的实时性需求。CN116008904ACN116008904A权利要求书1/3页1.一种基于感知压缩的二维DOA估计方法，其特征在于，所述方法包括：获得矩形阵列中各阵元所接收到的回波信号；对同一方向的阵元接收到的所述回波信号进行一维数字波束形成DBF操作，得到对应方向的一维DBF结果；分别对不同方向的一维DBF结果进行功率谱峰值搜索，获得目标的初始角度集；利用预设的角度分辨率，对所述初始角度集进行扩展，得到目标角度集；所述目标角度集包含的同一方向下的角度数量小于对应方向的所述一维DBF结果包含的角度数量；针对所述目标角度集，利用正交匹配追踪OMP算法对调整后的一维回波信号进行稀疏向量重构；至少依据重构的稀疏向量，获得目标方位角和目标仰俯角。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对同一方向的阵元接收到的所述回波信号进行一维数字波束形成DBF操作，得到对应方向的一维DBF结果，包括：获得不同方向的同一角度下的各阵元的阵列回波信号以及对应的导向矢量；对同一方向的角度进行离散采样，依据得到的离散角度集，生成所述各阵元在该方向上的导向矩阵；依据所述导向矩阵和所述阵列回波信号进行一维数字波束形成DBF操作，得到对应方向的一维DBF结果。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述分别对不同方向的一维DBF结果进行功率谱峰值搜索，获得目标的初始角度集，包括：分别将不同方向的一维DBF结果的功率谱中不同频带的信号功率与预设阈值进行比较；将所述信号功率大于所述预设阈值的频带位置确定为峰值位置；确定同一方向的一维DBF结果包含的各所述峰值位置对应的角度，构成目标在该方向上的初始角度集；其中，所述初始角度集包括中间角初始集和仰俯角初始集，且中间角能够由所述目标的对应俯仰角和方位角合成；所述不同方向包括表示所述矩形阵列的方位方向和仰俯方向。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用预设的角度分辨率，对所述初始角度集进行扩展，得到目标角度集，包括：利用中间角分辨率，分别对所述中间角初始集包含的各中间角初始值进行增加和减小运算，得到中间角目标集；利用仰俯角分辨率，分别对所述仰俯角初始集包含的各仰俯角初始值进行增加和减小运算，得到仰俯角目标集；其中，所述中间角分辨率依据所述矩形阵列中方位方向上阵元数量、相邻阵元的间隔距离、平均中间角，以及所述目标的波长确定；所述仰俯角分辨率依据所述矩形阵列中仰俯方向上阵元数量、相邻阵元的间隔距离、平均仰俯角，以及所述目标的波长确定。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述针对所述目标角度集，利用正交匹配追踪OMP算法对调整后的一维回波信号进行稀疏向量重构，包括：2CN116008904A权利要求书2/3页将所述矩形阵列的接收到的二维所述回波信号调整为一维回波信号；利用所述中间角目标集和所述仰俯角目标集中各角度下阵元的导向矢量，获得所述一维回波信号对应的所述矩形阵列的导向矢量；利用所述矩形阵列的导向矢量，获得针对正交匹配追踪OMP算法的完备冗余字典；依据OMP算法和所述完备冗余字典，重构稀疏向量。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少依据重构的稀疏向量，获得目标方位角和目标仰俯角，包括：确定重构的所述稀疏向量中非零元素的位置；获得所述位置对应导向矢量所对应的目标中间角和目标仰俯角；依据同一入射信号的方位角、仰俯角和中间角之间的三角函数关系，对所述目标中间角和目标仰俯角进行运算，得到目标方位角。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述