[发明专利]自动配准的二维波达方向估计装置及其方法

权利要求书

1.一种自动配准的二维波达方向估计装置，包括直角折尺L形阵列天线，其特征在于：该直角折尺L形阵列天线为纵向x向等距线性子阵列天线(1)的一端和竖直向z向等距线性子阵列天线(2)的一端垂直连接构成，其中的纵向x向等距线性子阵列天线(1)包括沿纵向x向两两等距排列的第一纵向x向天线阵子x₁、第二纵向x向天线阵子x₂、…、第M纵向x向天线阵子x_M共M个天线阵子组成，而竖直向z向等距线性子阵列天线(2)包括沿竖直向z向两两等距排列的第一竖直向z向天线阵子z₀、第二竖直向z向天线阵子z₁、…、第M竖直向z向天线阵子z_M-1共M个天线阵子组成，另外纵向x向等距线性子阵列天线(1)和竖直向z向等距线性子阵列天线(2)同相关性矩阵计算装置(3)相通信连接，相关性矩阵计算装置(3)和子空间估计装置(4)相通信连接，子空间估计装置(4)和到达方向估计装置(5)相通信连接，M为大于等于2的整数。

2.根据权利要求1所述的自动配准的二维波达方向估计装置的方法，其特征在于：当波长为l的p个窄带不相关远场信号以各自待求的方位角和仰角入射到直角折尺L形阵列天线上时，先将纵向x向等距线性子阵列天线(1)和竖直向z向等距线性子阵列天线(2)上接收到的波长为l的p个窄带不相关远场信号的观测数据发送到相关性矩阵计算装置(3)，据此相关性矩阵计算装置(3)导出自相关矩阵，将该自相关矩阵发送到子空间估计装置(4)导出仰角将该仰角发送到到达方向估计装置(5)导出方位角从而完成了二维波达方向估计，其中p为大于等于2的整数，k为小于等于p的整数，n为采样时刻。

3.根据权利要求2所述的自动配准的二维波达方向估计装置的方法，其特征在于：所述的纵向x向等距线性子阵列天线(1)和竖直向z向等距线性子阵列天线(2)上接收到的波长为λ的p个窄带不相关远场信号的观测数据分别为下式x(n)和z(n)所示：

x(n)＝A(f)s(n)+w_x(n)                 (1)

z(n)＝A(q)s(n)+w_z(n)                 (2)

其中如式(3)-式(11)所示：

wx(n)=[wx1(n),wx2(n),L,wxM(n)]T---(3)]]>

wz(n)=[wz0(n),wz1(n),L,wzM-1(n)]T---(4)]]>

s(n)＝[s₁(n)，s₂(n)，L，s_p(n)]^T      (5)

z(n)＝[z₀(n)，z₁(n)，L，z_M-1(n)]^T    (6)

x(n)＝[x₁(n)，x₂(n)，L，x_M(n)]^T      (7)

A(q)＝[a(q₁)，a(q₂)，L，a(q_p)]       (8)

A(f)＝[a(f₁)，a(f₂)，L，a(f_p)]       (9)

a(qk)=[1,e-jak,L,e-j(M-1)ak]T---(10)]]>

a(fk)=[e-jbk,e-j2bk,L,e-jMbk]T---(11)]]>

a_k＝2pdcosq_k/l，b_k＝2pdcosf_k/l，p为入射窄带不相关远场信号个数，k为小于等于p的整数，z(n)为竖直向z向等距线性子阵列天线2的第一竖直向z向天线阵子z₀的接收数据、第二竖直向z向天线阵子z₁的接收数据、…、第M竖直向z向天线阵子z_M-1的接收数据构成的竖直向z向接收数据向量，x(n)为纵向x向等距线性子阵列天线(1)的第一纵向x向天线阵子x₁的接收数据、第二纵向x向天线阵子x₂的接收数据、…、第M纵向x向天线阵子x_M的接收数据构成的竖直向z向接收数据向量，n为采样时刻，w_z(n)为竖直向z向等距线性子阵列天线(2)的第一竖直向z向天线阵子z₀的附加噪音、第二竖直向z向天线阵子z₁的附加噪音、…、第M竖直向z向天线阵子z_M-1的附加噪音构成的附加噪音向量，w_x(n)分别为纵向x向等距线性子阵列天线(1)的第一纵向x向天线阵子x₁的附加噪音、第二纵向x向天线阵子x₂的附加噪音、…、第M纵向x向天线阵子x_M的的附加噪音构成的附加噪音向量，s(n)为入射p个窄带不相关远场信号构成的向量，A(q)为竖直向z向的线性阵列的响应矩阵，a(q_k)为第k个入射信号在z向的导向矢量，A(f)为纵向x向的线性阵列的响应矩阵，a(f_k)为第k个入射信号在x向的导向矢量，f_k为待求的波长为l的第k个窄带不相干远场信号的方位角，q_k为待求的波长为l的第k个窄带不相干远场信号的仰角，d为等距线性子阵列内部传感器之间的距离，n为采样时刻。