预览加载中,请您耐心等待几秒...
1/10
2/10
3/10
4/10
5/10
6/10
7/10
8/10
9/10
10/10

亲,该文档总共30页,到这已经超出免费预览范围,如果喜欢就直接下载吧~

如果您无法下载资料,请参考说明:

1、部分资料下载需要金币,请确保您的账户上有足够的金币

2、已购买过的文档,再次下载不重复扣费

3、资料包下载后请先用软件解压,在使用对应软件打开

(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CN113673317A(43)申请公布日2021.11.19(21)申请号202110783040.8(22)申请日2021.07.12(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区(西区)西源大道2006号(72)发明人谢菊兰阮铭陈杭陈政宇何子述(74)专利代理机构电子科技大学专利中心51203代理人周刘英(51)Int.Cl.G06K9/00(2006.01)G06K9/62(2006.01)权利要求书7页说明书14页附图8页(54)发明名称基于原子范数最小化可降维的二维离格DOA估计方法(57)摘要本发明公开了一种基于原子范数最小化可降维的二维离格DOA估计方法,该方法利用Kronecker积的性质,对阵列接收数据模型进行变形,从而将二维联合角度估计通过降维分为两个一维DOA估计问题,目的是为了降低计算复杂度,降维后分别引用原子范数最小化ANM理论,建立多快拍下的原子范数最小化问题,并将非凸问题转为半正定规划问题,使用CVX工具箱求解,最后通过esprit算法实现方位角和俯仰角的估计。本发明可实现角度的自动配对的二维平面阵列的DOA估计,可解决网格失配问题,可解相干性,在低信噪比下也能得到很好的估计效果,以及使得计算量降低。CN113673317ACN113673317A权利要求书1/7页1.一种基于原子范数最小化可降维的二维离格DOA估计方法,其特征在于,该方法具体包括如下步骤:步骤1、假设K个窄带远场信号分别从方向同时入射到阵元个数为M×N的均匀矩形平面阵列上,阵元均匀分布在YOZ平面上,X轴与YOZ平面垂直,则单快拍阵列接收信号模型定义如下:上式中,方位角θk是第k个窄带远场信号的入射方向在XOY面投影与X轴的夹角,俯仰角是第k个窄带远场信号的入射方向与XOY面投影的夹角;为单快拍下阵列接收信号向量,为第k个入射信号对应的空域导向向量,表示复数域,为方向矩阵,为第t个快拍时刻入射到均匀矩形平面阵列的所有空间信号向量,sk(t)是第k个入射信号的第t个快拍数据,是第t个快拍数据的白噪声向量,其中A定义如下:其中是Kronecker积,(·)T表示转置,是第k个入射信号在Y轴上均匀线阵导向矢量,是第k个入射信号在Z轴上均匀线阵导向矢量,是Y轴上阵元间距,是Z轴上阵元间距,λ是入射信号波长,m=1,2,...,M,n=1,2,...,N,其中和定义如下:当t=1,…,T,快拍数为T时,得到每个快拍的阵列接收数据矢量如下:2CN113673317A权利要求书2/7页根据式(5)得到多快拍阵列接收信号模型定义如下:Y=AS+E(6)上式中,为均匀矩形平面阵列的多快拍接收信号矩阵,为多快拍下的空间信号矩阵,为方向矩阵,其定义为式(2),是多快拍下的白噪声矩阵;步骤2、通过使用Kronecker积的性质对单快拍阵列接收信号模型变形,即对式(1)的第三个等式变形如下:其中,e′(t)表示变形后的第t个快拍数据的白噪声向量;将式(1)的第三个等式变形为式(7),实际是将常规的单快拍下阵列接收信号向量重新排列成一个矩阵,其接收信号向量重排之后如下所示:其中,ym,n(t)表示矩阵yss(t)中第m行第n列的元素,m=1,2,...,M,n=1,2,...,N;步骤3、以步骤2的单快拍阵列接收信号模型的变形为基础,利用Kronecker积的性质对式(6)变形,得到变形后的多快拍阵列接收信号模型如下:Y′=ψS′θ+E′(9)其中,3CN113673317A权利要求书3/7页其中为变形后的多快拍阵列接收信号矩阵,是与俯仰角有关的方向矩阵,是与方位角有关的方向矩阵,为变形后的与信号有关的矩阵,其由S矩阵中的数据元素构成,是变形后的多快拍下的白噪声矩阵,该矩阵实际是对白噪声矩阵的重排;引入辅助变量则公式(9)简化成如下的模型:步骤4、已知包含着T个快拍数据的信息,当快拍数T大于入射信号个数K时,为减少运算复杂度以及避免随机噪声对算法的影响,对均匀矩形平面阵列的多快拍接收信号矩阵Y进行奇异值分解,即Y=U′ΛVH,其中U′、V是奇异值分解的左右特征向量,Λ是奇异值分解的特征值,(·)H表示共轭转置,从而采样快拍数目从T快拍数减少为K,利用信号子空间得到降维后包含入射信号的接收信号矩阵且降维后的接收信号矩阵为Ys=H‑1TTU′ΛDK,降维后的白噪声矩阵为E′s=EV(VV)DK,其中DK=[IKO],(·)表示转置,IK为K×K维单位矩阵,O为K×(T‑K)维零矩阵,那么经过奇异值分解之后的多快拍接收信号矩阵重排如下:其中,y′m,n(k)表示矩阵Yss中第m行第nk列的元素,m=1,2,...,M,n=1,2,...,N,k=1,2,...,K;Y′是快