[发明专利]一种基于互质极化阵列的差分阵列内插的DOA估计方法

说明书

本发明公开了一种基于互质极化阵列的差分阵列内插的DOA估计方法，属于无线移动通信技术领域。本发明利用互质极化阵列和差分阵列内插方法实现高精度DOA估计，包括：首先，使用观测数据计算得到互质极化阵列的协方差矩阵。然后，列向量化协方差矩阵并进行去冗余和元素重排得到差分阵列。之后，运用差分阵列内插方法填充差分阵列中每个分量上的孔洞，重构得到对应于各个分量上无孔洞差分阵列的协方差矩阵；最后，由各个分量的重构协方差矩阵组合得到虚拟极化阵列的协方差矩阵，并对其使用MUSIC算法，搜索得到入射信号的DOA估计。本发明能够利用虚拟差分阵列的全部阵列孔径，具有DOA估计精度高的优点。

技术领域

本发明属于无线移动通信技术领域，具体涉及一种利用互质极化阵列来实现高精度的波达方向(DOA)估计技术。

背景技术

信号的波达方向(DOA)估计是阵列信号处理领域的一个重要研究课题，在雷达、声呐、无线通信和地震探测等领域有着非常重要的作用。电磁矢量传感器能够感知电磁信号完整的电场信息和磁场信息。相比于传统的标量阵列，由电磁矢量传感器组成的极化阵列通过利用信号的极化信息，能够提供更加准确的DOA估计。因此，近年来基于极化阵列的DOA估计问题得到越来越多的关注。

在过去的二十年间，已经有许多基于均匀极化阵列的DOA估计算法被提出，例如矢量叉积算法(具体可参考文献《A.Nehorai and E.Paldi,“Vector-sensor arrayprocessing for electromagnetic source localization,”IEEE Trans.SignalProcess.,vol.42,no.2,pp.376–398,Feb.1994》)、基于子空间的DOA估计算法(具体可参考文献《Kainam Thomas Wong and M.D.Zoltowski,“Self-initiating music-baseddirection finding and polarization estimation in spatiopolarizationalbeamspace,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.48,no.8,pp.1235–1245,Aug.2000》)和四元数算法(具体可参考文献《S.Miron,N.Le Bihan,and J.I.Mars,“Quaternion-musicfor vector sensor array processing,”IEEE Trans.Signal Process.,vol.54,no.4,pp.1218–1229,Apr.2006》)。