基于四阶和差联合协同阵的非圆信号DOA估计方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114185036A(43)申请公布日2022.03.15(21)申请号202111293388.5(22)申请日2021.11.03(71)申请人北京无线电计量测试研究所地址100854北京市海淀区142信箱408分箱(72)发明人陈振洪熊娣郭洧华温鑫费鹏崔婧苏育民(74)专利代理机构北京正理专利代理有限公司11257代理人陈君智(51)Int.Cl.G01S13/88(2006.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称基于四阶和差联合协同阵的非圆信号DOA估计方法及系统(57)摘要本申请实施例公开一种基于四阶和差联合协同阵的非圆信号DOA估计方法，其特征在于，包括：S1、远场探测场景模块定位需跟踪的远场标签目标，包含Q个远场窄带非圆非高斯信号源，所述Q个远场窄带非圆非高斯信号源方位角为{θ1,...,θQ}；S2、线性雷达阵列系统接收所述远场窄带非圆非高斯信号源，得到接收信号；S3、利用所述接收信号构建增广四阶累积量矩阵；S4、对所述增广累积量矩阵应用矢量化技术，得到四阶和差联合协同阵；S5、采用非圆相位分离与协同阵谱估计技术完成DOA估计。本申请提供了使用累积量技术构造和差协同阵的策略，构建了有更高自由度的新型四阶和差联合协同阵，便于模块化处理，适合GPU并行计算，提升了效率。CN114185036ACN114185036A权利要求书1/3页1.一种基于四阶和差联合协同阵的非圆信号DOA估计方法，其特征在于，包括：S1、远场探测场景模块定位需跟踪的远场标签目标，包含Q个远场窄带非圆非高斯信号源，所述Q个远场窄带非圆非高斯信号源方位角为{θ1,...,θQ}；S2、线性雷达阵列系统接收所述远场窄带非圆非高斯信号源，得到接收信号；S3、利用所述接收信号构建增广四阶累积量矩阵；S4、对所述增广累积量矩阵应用矢量化技术，得到四阶和差联合协同阵；S5、采用非圆相位分离与协同阵谱估计技术完成DOA估计。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收信号为：所述线性雷达阵列系统的阵列模型为N个阵元组成的线性阵列，所述阵列模型表示为D＝{d1,...,dN}；其中，A＝[a(θ1),...,a(θQ)]表示阵列流形矩阵，表示TT导向矢量，s(t)＝[s1(t),...,sQ(t)]表示非圆非高斯信号向量，n(t)＝[n1(t),...,nN(t)]表示零均值高斯白噪声向量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S2还包括：任意第q个所述非圆非高斯信号sq(t)具有如下关系：其中，q＝1，2，……Q，αq为非圆相位，s′q(t)为零相位实值信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S3包括：S31、根据所述关系得到：的四阶累积量运算结果为：的四阶累积量运算结果为：的四阶累积量运算结果为：的四阶累积量运算结果为：{sq(t)，sq(t)，sq(t)，sq(t)}的四阶累积量运算结果为：2CN114185036A权利要求书2/3页S32、结合上述公式(3)至(7)构造增广四阶累积量矩阵Cfour：其中，任意矩阵元素Ci_j(1≤i，j≤3)表示为：其中，CUMmatrix为四阶累积量矩阵运算算子，表示左Kronecker积，(·)H表示共轭转置，表示一个维度为N2×N2的四阶累积量矩阵，其第行第列元素为四阶累积量S33、根据上述公式(9)，将所述增广四阶累积量矩阵改写为等效协方差矩阵：其中，表示对角矩阵，其第q(q＝1，2，...，Q)个对角元素为：Afour＝[afour(θ1)，...，afour(θQ)]表示增广的阵列流形矩阵，所述增广阵列流行矩阵Afour＝[afour(θ1)，...，afour(θQ)]中的第q个导向矢量为：根据公式(11)，所述等效协方差矩阵的虚拟阵元位置表示为：5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S4包括：S41、对所述等效协方差矩阵进行矢量化操作得到向量：其中，表示Khatri‑Rao积，表示增广矢量化非圆阵列流形矩阵，所述增广矢量化非圆阵列流形矩阵的第q个导向矢量为：3CN114185036A权利要求书3/3页S42、去除所述向量Cvec中冗余及非连续离散虚拟元素得到：其中，是从中提取出的非冗余连续阵列流形；S43、根据上述公式(12)和(13)构建四阶和差联合协同阵；所述四阶和差联合协同阵的虚拟阵元集合表示为如下D4dsD4ds＝Dds‑Dds(15)；其中，Ddiff＝D‑D表示物理阵元集合D的差分结果，与表示正负和结果，Dds表示和差协同阵，四阶和差联合协同阵D4ds是和差协同阵Dds的差分运算结果。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，