[发明专利]自动配准的二维波达方向估计装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及二维波达方向的估计装置及其方法，具体涉及一种自动配准的二维波达方向估计装置及其方法。

背景技术

近年来，对于使用自适应阵列天线的移动通信系统的研究和开发受到广泛关注。典型的阵列天线包括多个天线阵子，这些天线阵子设置在不同的空间位置，以使得这些天线阵子的轮廓具有特定的几何形状。对到达阵列天线的无线电波的方向进行估计是最基本也是非常重要的技术之一。

L型阵列在实际应用中有其独特的优点和长处。因此，研究基于L型阵列的信号到达方向是很有意义的。在L型阵列结构下要对信号进行估计需要计算出俯仰角和方位角。现有的利用特征值分解的方法存在计算量大的缺点，而且也需要额外的参数配对过程。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供自动配准的二维波达方向估计装置及其方法，通过首先估计出到达方向的俯仰角，然后根据俯仰角估计出到达方向的方位角，该方法不需要进行特征值分解，而且避免了角度匹配的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

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，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。

所述的自动配准的二维波达方向估计装置的方法，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。

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：