一種基於無線傳感器陣列的到達方向檢測方法
2023-06-10 03:05:06
一種基於無線傳感器陣列的到達方向檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於無線傳感器陣列的到達方向檢測方法，屬於雷達【技術領域】。本發明通過所求導向矢量構造函數，獲取上述函數的多個零點，通過最大零點反解方位角，導向矢量的構造考慮了二維角度對應的所有陣元接收數據的範德蒙結構，克服了ESPRIT方法只通過單個特徵值確定角度的弊端，提高了估計的準確性。
【專利說明】一種基於無線傳感器陣列的到達方向檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及雷達【技術領域】，特別涉及一種基於無線傳感器陣列的到達方向檢測方 法。
【背景技術】
[0002] 在雷達領域中，確定電磁波信源的到達方向一直是研究的重要課題。
[0003] 在現有的技術中，常用的有最大似然和MUSIC (Multiple Signal Classification， 多信號分類）和 ESPRIT (Estimating Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques,藉助旋轉不變技術估算信號參數）方法，其中ESPRIT通過計算閉式解的方法， 就可以得到信源的方位角和俯仰角兩個重要參數，從而完成對DOA的估計，不需像最大似 然和MUSIC方法那樣要經過對譜峰進行搜索，可以顯著降低相關數據的計算量和存儲量。
[0004] 在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：
[0005] 作為其中較為優秀的方法，ESPRIT方法在運算時需要分維計算和參數配對，例如 在進行一維分量重疊時會出現錯誤配對的情況，此時就會出現計算錯誤，導致無法對電磁 波信源的到達方向進行準確估計。
【發明內容】
[0006] 為了解決現有技術的問題，本發明提供了一種基於無線傳感器陣列的到達方向檢 測方法，所述方法包括：
[0007] 步驟一，部署信號接收陣列，所述信號接收陣列中包含有線性排列的M+1個傳感 器，其中相鄰的兩個傳感器之間的間距d小于波長A的二分之一；
[0008] 步驟二，通過所述信號接收陣列接收到信源的第一信號值X1 (t) = A1S (t)+Ii1 (t)、 第二信號值x2 (t) =A2S (t)+Ii1 (t) =A1 Os (t)+Ii1⑴，將所述第一信號值X1⑴、第二信號值 &(t)分別進行相關運算，得到相關矩陣
【權利要求】
1. 一種基於無線傳感器陣列的到達方向檢測方法，其特徵在於，所述方法包括： 步驟一，部署信號接收陣列，所述信號接收陣列中包含有線性排列的M+1個傳感器，其 中相鄰的兩個傳感器之間的間距d小于波長λ的二分之一； 步驟二，通過所述信號接收陣列接收到信源的第一信號值X1 (t) = A1S (t) +Ii1 (t)、第 二信號值 x2 (t) =A2S (t)+Ii1 (t) =A1O s (t)+Ii1 (t)，將所述第一信號值 X1 (t)、第二信號值 X2(t)分別進行相關運算，得到相關矩陣
其中，Rs為所述信源的自相關矩陣，σ 2為噪聲平均功率，對所述噪聲平均功率進行估 計，得到去噪後的矩陣 Cu = Rn- 0 2ΙΜ? 。21 - 尺21 ; 步驟三，獲取雙重旋轉去噪矩陣C = [Cf1 C27^T，將所述雙重旋轉去噪矩陣進行奇 異值分解，得到分解後的矩陣Csvd = U1 λ Ah,將所述分解後的矩陣中U1進行分塊處理，得到
在所述雙重旋轉去噪矩陣中代入X1U) =A1S (t)+Ii1Uhx2 (t) =A1 OsUHn1 (t)，有
即存在(卑^^工和陽^⑴^亇張成相同的列空間省?二呀和八^二呀， 進一步有（U4K1U5 = F Λ F_\對（U4) +1U5 = F Λ F+1進行特徵值分解，獲取導向矢量^ = F4F ; 步驟四，選取所述導向矢量^中第m行ρ列元素為amp,構造函數P (μ )如下：
其中：
μ = sin0p，對所述函數ρ (μ)的模值進行平方，整理後有
在所述I P (μ)2中對μ求導，得到
令eeiJ = δ，並令公式⑴為〇,有
獲取公式（2)的所有零點中最大的零點δρ，從所述6￡)反解出天線的方位角的估計值
其中，angle (δ ρ)為取復角主值。
【文檔編號】G01S3/74GK104375116SQ201410632194
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】聶衛科, 徐楷傑, 房鼎益, 陳曉江 申請人:西北大學