[发明专利]基于稀疏表示的双平行线阵二维DOA估计方法及计算设备

说明书

本发明提供一种基于稀疏表示的双平行线阵二维DOA估计方法及计算设备，涉及雷达信号处理技术领域。本发明不需要特征值分解，采用的是空间复合角解耦合思想，先利用稀疏表示方法求解其中的一个空间复合角，以此作为前提条件，另一个空间复合角就可以解耦为一维DOA估计问题，利用矩阵运算可以求解出来；最后根据已求解的两个空间复合角对方位角和俯仰角进行直接配对求解信源的DOA的数值。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，具体涉及一种基于稀疏表示的双平行线阵二维DOA估计方法及计算设备。

背景技术

波达方向(Direction OfArrival，DOA)估计在阵列信号处理当中处于重要的地位，且得到了越来越多的研究与应用，特别是在雷达、通信、声呐领域。二维DOA估计对比一维DOA估计而言，二维DOA估计对空间的划分更加精细，对目标位置的定位更加具体，因此二维DOA估计更加具有实际意义。

现有的二维DOA估计方法大多是基于阵元间距等于半波长的简化面阵(即DOA矩阵方法)，如L形阵列、双平行线阵、十字形阵列等。其中，双平行线阵由于结构简单、易于实现、具有较强的方法适用性等优点得到了广泛的关注和应用。现有的基于双平行线阵的二维DOA估计方法主要采用DOA矩阵方法，其结构示意图如图1所示，双平行线阵由阵元数为M、阵元间距为d_x的两个均匀子阵X_a、Y_a组成，子阵间距为d_y。

目前，采用DOA矩阵方法要进行特征分解，这导致计算量大。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于稀疏表示的双平行线阵二维DOA估计方法，解决了现有的DOA估计方法计算量大的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一发明，本发明提供了一种基于稀疏表示的双平行线阵二维DOA估计方法，所述双平行线阵包括两个相互平行的子阵，所述二维DOA估计方法包括以下步骤：

S1、使用双平行线阵接收来自至少一个信源的信号，并定义信号的空间复合角α_k、β_k以及信号入射到Y轴方向的阵列流形矩阵A；

S2、基于稀疏表示方法获取β_k的估计值；

S3、基于β_k的估计值和阵列流形矩阵A获取阵列流形矩阵A的估计值；

S4、基于阵列流形矩阵A的估计值获取α_k的估计值；

S5、基于β_k的估计值和α_k估计值估计所述信源的DOA的数值。

优选的，所述定义信号的空间复合角α_k、β_k以及信号入射到Y轴方向的阵列流形矩阵A，包括：

信源的第k个信号的入射方向描述为(α_k，β_k)，α_k和β_k叫做空间复合角，α_k和β_k分别定义为入射方向同X轴和Y轴正方向的夹角；定义第k个信号的方位角和俯仰角分别为其中：

根据阵列的结构以及角度的定义，可得到子阵Y₁、Y₂对应的输出信号分别为：

Y₁＝As+n₁  (2)