[发明专利]一种平面阵列DOA估计方法及设备

说明书

本发明公开了一种平面阵列DOA估计方法及设备。所述平面阵列DOA估计方法，包括：步骤1：使用平面阵列接收来自至少一个信源的信号，所述平面阵列包括至少一个平行互质阵列，所述平行互质阵列包括相互平行的互质线性子阵列对；步骤2：基于所述互质线性子阵列对的实际接收信号计算和构建所述互质线性子阵列对的虚拟接收信号；步骤3：基于所述互质线性子阵列对的虚拟接收信号估计所述至少一个信源的DOA的数值。能够适用于阵列尺寸受限及实时性要求高的场合，可有效地以较少的阵元提供低复杂度、高准确度的波达方向估计。

技术领域

本发明涉及通信信号处理领域，尤其涉及一种平面阵列DOA估计方法及设备。

背景技术

波达方向(DOA)估计是阵列信号处理中的重要研究内容，在雷达、声呐等领域应用广泛。按照一定规律将多个天线排列构成天线阵列，可用来测定辐射源的来波方向，从而实现辐射源的测向。在民用领域，快速准确的测向定位是实现无线电频谱监测、非法用频设备(如伪基站、黑广播等)查找与定位的迫切要求。在军事领域，快速、准确、隐蔽地对目标辐射源进行测向定位，既能最大限度保护己方，又能精准打击敌方军事目标，是关乎战争结果的重要因素。

传统波达方向估计方法，如多重信号分类(MUSIC)、旋转不变技术估计算法(ESPRIT)，利用N天线均匀线性阵列时，最多可分辨N-1个信号源。为提高分辨能力，非均匀的阵列结构(如互质阵列)逐渐引起了研究者的重视。互质阵列由呈互质关系的两个均匀子阵构成，可检测多于天线数目的辐射源。由于DOA估计性能受到阵列孔径的限制，在尺寸受限的场合下布设大孔径阵列天线非常困难，导致估计性能不高。同时二维空间谱搜索和二维角度配对将导致计算复杂度过高，因此，难以应用至实时性要求高的场合。

因此，至少需要提出新的技术方案来对现有技术方案的不足之处进行改进。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的平面阵列DOA估计方法，包括：

步骤1：使用平面阵列接收来自至少一个信源的信号，所述平面阵列包括至少一个平行互质阵列，所述平行互质阵列包括相互平行的互质线性子阵列对；

步骤2：基于所述互质线性子阵列对的实际接收信号计算和构建所述互质线性子阵列对的虚拟接收信号；

步骤3：基于所述互质线性子阵列对的虚拟接收信号估计所述至少一个信源的DOA的数值。

根据本发明的平面阵列DOA估计方法，所述相互平行的互质线性子阵列对包括：

第一线性子阵列和第二线性子阵列，所述第一线性子阵列包含M₁个阵元，所述M₁个阵元沿y轴方向以M₂λ/2为间隔进行布置，所述第二线性子阵列包含M₂个阵元，所述M₂个阵元沿y轴方向以M₁λ/2为间隔进行布置，所述第一线性子阵列的第一个阵元和所述第二线性子阵列的第一个阵元沿x轴方向对齐且间隔小于或等于λ/2，其中，M₁和M₂是互质的正整数，λ为信号波长。

根据本发明的平面阵列DOA估计方法，所述步骤2包括：

步骤2-1：获取所述互质线性子阵列对的实际接收信号x₁(t)和x₂(t)，其中，