稀疏阵列波达角估计方法、系统、可读存储介质及计算机

本发明涉及阵列信号处理，特别涉及一种稀疏阵列波达角估计方法、系统、可读存储介质及计算机。

背景技术：

1、在阵列信号处理领域，三维稀疏阵列结构可用于波达角的估计，在多传感器阵列信号处理、机器学习、模式识别及数据挖掘等多方面研究领域有所涉及。

2、传统平面阵列对入射信号往往采用二维波达角估计方法，二维波达角估计方法广泛应用于雷达、声纳、通信和地震学等领域，近年来提出了很多二维波达方向的估计方法，其中具有代表性的为基于空域信号二维特征结构的高分辨技术。

3、然而，现有的波达角估计方法其方位角的估计性能往往要优于俯仰角，导致阵列的均方误差较高、分辨力较差，对于波达角的精度估计有待提高。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种稀疏阵列波达角估计方法、系统、可读存储介质及计算机，以至少解决上述相关技术中的不足。

2、本发明提出一种稀疏阵列波达角估计方法，包括：

3、分别构建第一稀疏面阵和第二稀疏面阵的接收张量，并根据所述第一稀疏面阵的接收张量和所述第二稀疏面阵的接收张量分别获取第一正向切片和第二正向切片；

4、求解出所述第一稀疏面阵的接收张量和所述第二稀疏面阵的接收张量的互相关张量，并对所述互相关张量进行张量运算，以得到对应的虚拟立体阵；

5、求解出所述第二稀疏面阵的接收张量的自相关张量，并对所述自相关张量进行张量运算，以得到对应的虚拟面阵；

6、对所述虚拟立体阵和所述虚拟面阵进行耦合处理，以生成对应的耦合张量；

7、对所述耦合张量分别进行张量分解以及解相位模糊，以得到所述入射信号的二维目标方位角。

8、进一步的，对所述互相关张量进行张量运算，以得到对应的虚拟立体阵的步骤包括：

9、对所述互相关张量分别进行共轭、模展开以及元素重排，以得到处理后的互相关张量；

10、对所述处理后的互相关张量进行张量运算，以产生对应的虚拟立体阵等效矩阵。

11、进一步的，对所述虚拟立体阵和所述虚拟面阵进行耦合处理，以生成对应的耦合张量的步骤包括：

12、利用耦合张量原理对所述虚拟立体阵和所述虚拟面阵在x-y平面上的公开部分进行耦合处理；

13、利用张量域空间平滑对所述虚拟立体阵和所述虚拟面阵的等效入射信号进行解相干处理，以生成耦合cp张量。

14、进一步的，对所述耦合张量分别进行张量分解以及解相位模糊，以得到所述入射信号的二维目标方位角的步骤包括：

15、对所述耦合张量进行张量分解，以得到所述虚拟面对入射信号的估计值；

16、对所述虚拟立体阵进行解相位模糊，并求出所述虚拟立体阵对所述入射信号的俯仰角；

17、根据所述虚拟面阵对入射信号的估计值以及所述虚拟立体阵对所述入射信号的俯仰角得到所述入射信号的二维目标方位角。

18、本发明还提出一种稀疏阵列波达角估计系统，包括：

19、张量构建模块，用于分别构建第一稀疏面阵和第二稀疏面阵的接收张量，并根据所述第一稀疏面阵的接收张量和所述第二稀疏面阵的接收张量分别获取第一正向切片和第二正向切片；

20、第一张量运算模块，用于求解出所述第一稀疏面阵的接收张量和所述第二稀疏面阵的接收张量的互相关张量，并对所述互相关张量进行张量运算，以得到对应的虚拟立体阵；

21、第二张量运算模块，用于求解出所述第二稀疏面阵的接收张量的自相关张量，并对所述自相关张量进行张量运算，以得到对应的虚拟面阵；

22、耦合处理模块，用于对所述虚拟立体阵和所述虚拟面阵进行耦合处理，以生成对应的耦合张量；

23、张量处理模块，用于对所述耦合张量分别进行张量分解以及解相位模糊，以得到所述入射信号的二维目标方位角。

24、进一步的，所述第一张量运算模块包括：

25、张量处理单元，用于对所述互相关张量分别进行共轭、模展开以及元素重排，以得到处理后的互相关张量；

26、张量运算单元，用于对所述处理后的互相关张量进行张量运算，以产生对应的虚拟立体阵等效矩阵。

27、进一步的，所述耦合处理模块包括：

28、第一处理单元，用于利用耦合张量原理对所述虚拟立体阵和所述虚拟面阵在x-y平面上的公开部分进行耦合处理；

29、第二处理单元，用于利用张量域空间平滑对所述虚拟立体阵和所述虚拟面阵的等效入射信号进行解相干处理，以生成耦合cp张量。

30、进一步的，所述张量处理模块包括：

31、张量分解单元，用于对所述耦合张量进行张量分解，以得到所述虚拟面对入射信号的估计值；

32、解相位模糊处理单元，用于对所述虚拟立体阵进行解相位模糊，并求出所述虚拟立体阵对所述入射信号的俯仰角；

33、二维目标方位角计算单元，用于根据所述虚拟面阵对入射信号的估计值以及所述虚拟立体阵对所述入射信号的俯仰角得到所述入射信号的二维目标方位角。

34、本发明还提出一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的稀疏阵列波达角估计方法。

35、本发明还提出一种计算机，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的稀疏阵列波达角估计方法。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过构建两稀疏面阵的接收张量，并根据接收张量获取对应的第一正向切片和第二正向切片，通过求解出两稀疏面阵的互相关张量，并对该互相关张量进行张量运算，以得到虚拟立体阵；通过对第二稀疏面阵的自相关张量进行张量运算，以得到虚拟面阵，对虚拟立体阵和虚拟面阵进行耦合处理得到的耦合张量分别进行张量分解以及解相位模糊，以得到入射信号的二维目标方位角，采用具有更稀疏、更高自由度的结构，能够在空间中接收到更多的阵元，在物理阵元总数相同的情况下，具有较小的均方误差，更强的分辨力，具有更高的二维doa估计精度。

技术特征：

1.一种稀疏阵列波达角估计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的稀疏阵列波达角估计方法，其特征在于，对所述互相关张量进行张量运算，以得到对应的虚拟立体阵的步骤包括：

3.根据权利要求1所述的稀疏阵列波达角估计方法，其特征在于，对所述虚拟立体阵和所述虚拟面阵进行耦合处理，以生成对应的耦合张量的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的稀疏阵列波达角估计方法，其特征在于，对所述耦合张量分别进行张量分解以及解相位模糊，以得到所述入射信号的二维目标方位角的步骤包括：

5.一种稀疏阵列波达角估计系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的稀疏阵列波达角估计系统，其特征在于，所述第一张量运算模块包括：

7.根据权利要求5所述的稀疏阵列波达角估计系统，其特征在于，所述耦合处理模块包括：

8.根据权利要求5所述的稀疏阵列波达角估计系统，其特征在于，所述张量处理模块包括：

9.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一所述的稀疏阵列波达角估计方法。

10.一种计算机，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一所述的稀疏阵列波达角估计方法。

技术总结
本发明提供一种稀疏阵列波达角估计方法、系统、可读存储介质及计算机，该方法包括：根据第一稀疏面阵的接收张量和第二稀疏面阵的接收张量分别获取第一正向切片和第二正向切片；对第一稀疏面阵的接收张量和第二稀疏面阵的接收张量的互相关张量进行张量运算，以得到对应的虚拟立体阵；求解出第二稀疏面阵的接收张量的自相关张量，并对自相关张量进行张量运算，以得到对应的虚拟面阵；对虚拟立体阵和虚拟面阵进行耦合处理，以生成对应的耦合张量；对耦合张量分别进行张量分解以及解相位模糊，以得到入射信号的二维目标方位角。本发明在物理阵元总数相同的情况下，具有较小的均方误差，更强的分辨力，具有更高的二维DOA估计精度。

技术研发人员：饶伟,孙宏保,戴国星
受保护的技术使用者：南昌工程学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15