[发明专利]大规模均匀圆柱阵列单快拍DOA估计方法

摘要

本发明公开了一种大规模均匀圆柱阵列单快拍DOA估计方法，主要解决现有技术运算量高、硬件实现难度大的问题。其实现方案是：根据均匀圆柱阵列的模型设置相应的参数，得到导向矩阵A；将阵列接收的单个快拍信号排成矩阵形式X；对X各行依次做FFT变换、非相干积累和最大值检测，得到俯仰角粗估计值引入俯仰相位补偿变量ηel，对的临近区间进行搜索和匹配相关，得到俯仰角精细估计值对X进行匹配变换得到虚拟圆阵信号yUCA，再进行循环卷积和最大值检测，得到方位角粗估计值引入方位相位补偿变量ηaz，对的临近区间进行搜索和匹配相关，得到方位角精细估计值本发明能在保证估计精度的前提下，极大地减小运算量，可用于目标检测、目标跟踪或信号提取。

主权项

1.大规模均匀圆柱阵列单快拍DOA估计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)根据均匀圆柱阵列的模型设置相应的参数，得到构成均匀圆柱阵列的均匀圆阵导向矢量aUCA和均匀线阵的导向矢量aULA，并根据均匀圆阵导向矢量aUCA和均匀线阵的导向矢量aULA得到均匀圆柱阵列的导向矩阵A；(2)按照均匀圆柱阵列的导向矩阵A，将该阵列接收的单个快拍信号排成矩阵形式X＝[xmn]m∈[0,M‑1],n∈[0,N‑1]，每个元素分别对应相应编号的阵元，其中xmn表示第n圈均匀圆阵的第m个阵元的接收信号，M表示每个均匀圆阵含有的阵元数，N表示每个均匀线阵含有的阵元数；(3)根据信号快拍矩阵X，估计信号源相对于均匀圆柱阵列的俯仰角(3a)将均匀圆柱阵列拆分成均匀线阵，即将X的每一行单独进行FFT变换，再将各行FFT变换结果之间做非相干积累，得到非相干积累结果向量sel；(3b)对非相干积累结果向量s_el做最大值检测，并计算信号源相对于均匀圆柱阵列的俯仰角的粗估计值(3c)引入俯仰相位补偿变量η_el，对俯仰角粗估计值的临近区间进行搜索和匹配相关，并计算俯仰角的精细估计值(4)根据信号快拍矩阵X和俯仰角的精细估计值估计信号源相对于均匀圆柱阵列的方位角θ：(4a)根据俯仰角的精细估计值将均匀圆柱阵列合成一个均匀圆阵，即将X经过匹配变换得到虚拟圆阵信号y_UCA；(4b)对虚拟圆阵信号y_UCA进行循环卷积和最大值检测，并计算信号源相对于均匀圆柱阵列的方位角θ的粗估计值(4c)引入方位相位补偿变量η_az，对方位角粗估计值的临近区间进行搜索和匹配相关，并计算方位角θ的精细估计值