高分辨率doa估計(jì)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于MIMO雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種高分辨率DOA估計(jì)方法及系統(tǒng)。該方法包括下述步驟：各接收天線接收由目標(biāo)源反射的發(fā)射信號(hào)；利用發(fā)射信號(hào)對(duì)每根接收天線的接收信號(hào)進(jìn)行掃描，得到發(fā)射信號(hào)的對(duì)應(yīng)延遲；根據(jù)得到的延遲調(diào)整發(fā)射信號(hào)，并將調(diào)整后的發(fā)射信號(hào)的共軛分別與每根天線的接收信號(hào)相乘，得到每根接收天線的接收信號(hào)中各個(gè)峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位；根據(jù)得到的相位以及調(diào)整后的發(fā)射波形信號(hào)構(gòu)建虛擬擴(kuò)展信號(hào)；利用所述虛擬擴(kuò)展信號(hào)和所述接收信號(hào)組成新的接收信號(hào)，計(jì)算所述新的接收信號(hào)的協(xié)方差和Capon波束形成系數(shù)，進(jìn)而完成DOA的估計(jì)。本發(fā)明在不增加天線的情況下，使估計(jì)精度和可以估計(jì)的目標(biāo)源個(gè)數(shù)得到提高。
【專利說(shuō)明】高分辨率DOA估計(jì)方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種適用于MIMO雷達(dá)系統(tǒng)的高分辨率DOA估計(jì)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]MIMO雷達(dá)利用多天線技術(shù)同時(shí)發(fā)射獨(dú)立的信號(hào)波束來(lái)探測(cè)目標(biāo)，并接收經(jīng)過(guò)目標(biāo)反射之后的信號(hào)。反射信號(hào)中承載著有關(guān)目標(biāo)的信息，如角度、距離、多普勒平移等等，這些信息都可以利用匹配濾波器的方法在接收端提取出來(lái)。MIMO雷達(dá)可以靈活采用新一代雷達(dá)系統(tǒng)的高帶寬、雙程數(shù)字波束合成和波形分集技術(shù)，同時(shí)要求各天線發(fā)射相互正交的信號(hào)，其天線陣列的各個(gè)陣元在空間分置一定的間隔，對(duì)空間目標(biāo)形成空間分集，可以提高對(duì)空中目標(biāo)的檢測(cè)能力。MMO雷達(dá)中的發(fā)射信號(hào)的特點(diǎn)以及空間分集的設(shè)計(jì)提高了 DOA估計(jì)方法的分辨率。
[0003]已有的應(yīng)用于MMO雷達(dá)中的DOA估計(jì)算法主要有:多信號(hào)分類(MUSIC)方法、Capon方法、幅度相位估計(jì)(APES)方法、最大似然比測(cè)試(GLRT)方法。這些算法本身可以都可以應(yīng)用到MMO雷達(dá)中的DOA估計(jì)，在一定程度上(如發(fā)射天線和接收天線根數(shù)較多，采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)大的情形)可以提供比較高的DOA分辨率，但是這些方法的缺點(diǎn)主要有:(1)可以估計(jì)的目標(biāo)源個(gè)數(shù)都受到一定的限制，尤其是在發(fā)射天線和接收天線根數(shù)較少的情況下，其可以估計(jì)的目標(biāo)源個(gè)數(shù)依賴與發(fā)射陣列和接收陣列的可以共享的天線根數(shù)，已有方法的DOA估計(jì)算法可以估計(jì)的目標(biāo)源個(gè)數(shù)最大值為
【權(quán)利要求】
1.一種高分辨率DOA估計(jì)方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: 步驟A，各接收天線接收由目標(biāo)源反射的發(fā)射信號(hào)； 步驟B，利用每個(gè)發(fā)射信號(hào)對(duì)每根接收天線的接收信號(hào)進(jìn)行掃描，得到發(fā)射信號(hào)的對(duì)應(yīng)延遲； 步驟C，根據(jù)步驟B中得到的延遲調(diào)整發(fā)射信號(hào)，并將調(diào)整后的發(fā)射信號(hào)的共軛分別與每根接收天線的接收信號(hào)相乘，得到每根接收天線的接收信號(hào)中各個(gè)峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位；步驟D，根據(jù)步驟C得到的相位以及調(diào)整后的發(fā)射信號(hào)構(gòu)建虛擬擴(kuò)展信號(hào)； 步驟E，利用所述虛擬擴(kuò)展信號(hào)和所述接收信號(hào)組成新的接收信號(hào)，計(jì)算所述新的接收信號(hào)的協(xié)方差和Capon波束形成系數(shù)，進(jìn)而完成DOA的估計(jì)。
2.如權(quán)利要求1所述的高分辨率DOA估計(jì)方法，其特征在于，在步驟B與步驟C之間，還包括下述步驟: 步驟BI，統(tǒng)計(jì)步驟B中每根接收天線掃描到的極大值點(diǎn)的個(gè)數(shù)N ； 步驟B2，當(dāng)各個(gè)接收天線的極大值點(diǎn)的個(gè)數(shù)N相等且大于預(yù)設(shè)的極大值點(diǎn)個(gè)數(shù)閾值時(shí)，執(zhí)行步驟C。
3.如權(quán)利要求1所述的高分辨率DOA估計(jì)方法，其特征在于，步驟E中新的接收信號(hào)^通過(guò)如下公式得到:
4.如權(quán)利要求2所述的高分辨率DOA估計(jì)方法，其特征在于，在步驟B與步驟C之間，還包括下述步驟: 步驟B3,當(dāng)每根接收天線的極大值點(diǎn)的個(gè)數(shù)N不同或者每根接收天線的極大值點(diǎn)的個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)的極大值點(diǎn)個(gè)數(shù)的閾值時(shí)，則采用原始的Capon估計(jì)方法進(jìn)行DOA的估計(jì)。
5.如權(quán)利要求2或4所述的高分辨率DOA估計(jì)方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的極大值點(diǎn)個(gè)數(shù)閾值為2。
6.一種高分辨率DOA估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 掃描模塊，用于利用每個(gè)發(fā)射信號(hào)對(duì)每根接收天線的接收信號(hào)進(jìn)行掃描，得到發(fā)射信號(hào)的對(duì)應(yīng)延遲；所述發(fā)射信號(hào)由發(fā)射天線按照與接收天線的事先約定規(guī)則進(jìn)行發(fā)射，并由目標(biāo)源反射至接收天線； 相位計(jì)算模塊，用于將根據(jù)延遲調(diào)整后的發(fā)射信號(hào)的共軛分別與每根接收天線的接收信號(hào)相乘，得到每根接收天線的接收信號(hào)中各個(gè)峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位； 虛擬擴(kuò)展信號(hào)構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述相位計(jì)算模塊得到的相位以及調(diào)整延遲后的發(fā)射信號(hào)構(gòu)建虛擬擴(kuò)展信號(hào)； 估計(jì)模塊，用于將所述虛擬擴(kuò)展信號(hào)和所述接收信號(hào)組成新的接收信號(hào)，計(jì)算所述新的接收信號(hào)的協(xié)方差和Capon波束形成系數(shù)，進(jìn)而完成DOA的估計(jì)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:判斷模塊，用于統(tǒng)計(jì)所述掃描模塊對(duì)每根接收天線掃描到的極大值點(diǎn)的個(gè)數(shù)N，當(dāng)各個(gè)接收天線的極大值點(diǎn)的個(gè)數(shù)N相等且大于預(yù)設(shè)的極大值點(diǎn)個(gè)數(shù)閾值時(shí)，觸發(fā)所述相位計(jì)算模塊執(zhí)行計(jì)算。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述估計(jì)模塊通過(guò)如下公式得到新的接收信號(hào):
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述估計(jì)模塊還用于在每根接收天線的極大值點(diǎn)的個(gè)數(shù)N不同或者每根接收天線的極大值點(diǎn)的個(gè)數(shù)小于預(yù)設(shè)的極大值點(diǎn)個(gè)數(shù)的閾值時(shí)，采用原始的Capon估計(jì)方法進(jìn)行DOA的估計(jì)。
10.如權(quán)利要求7或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的極大值點(diǎn)個(gè)數(shù)閾值為2。
【文檔編號(hào)】G01S7/02GK103760519SQ201410033733
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】謝寧, 郭偉斌, 王暉, 林曉輝, 曾捷 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)
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