[发明专利]一种基于稀疏MIMO阵列的高精度测角方法

权利要求书

1.一种基于稀疏MIMO阵列的高精度测角方法，用于解决现有MIMO阵列角度估计精度较低的问题，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、布置一M发N收的稀疏MIMO阵列，且M个发射天线的发射信号相互正交；其中，M和N均为正整数；

(2)、对接收信号进行匹配滤波，得到扩展阵列数据；

(3)、构造扩展阵列数据的协方差矩阵，并估计信号子空间；

(4)、利用信号子空间中的发射平移不变因子得到一组模糊的角度估计值；

(5)、利用信号子空间中的接收平移不变因子得到另一组模糊的角度估计值；

(6)、构造信号子空间中的半波长平移不变因子得到低精度无模糊的角度估计值；

(7)、利用低精度无模糊的角度估计值对步骤(4)、(5)中得到的模糊角度估计值进行二步解模糊处理，得到高精度无模糊的角度估计。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，共有K≥1个目标分别位于角度θ₁，…，θ_K；其中，所述目标指所探测的物体，所述θ₁，…，θ_K分别为K个目标各自所在的角度，K代表目标的个数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中发射天线单元间距为d_t，接收天线单元间距为d_r＝Md_t+0.5λ，λ为载波波长，且d_t0.5λ。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)中匹配滤波后的扩展阵列数据矢量可以表示成：

其中，x(t)表示接收信号矢量；

b(t)＝[b₁(t)，…，b_K(t)]^T，

n(t)＝[n₁(t)，…，n_MN(t)]^T

上述四个式子等号左边的参数分别表示接收响应矢量、发射响应矢量、信号矢量和噪声矢量；上述四个式子中，表示Kronecker乘积，以e为底的函数表示以自然常数e为底的指数函数，b_k(t)为第k个信号，f_k为其多普勒频率，t表示时间变量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，角度θ₁，…，θ_K各不相同，且f₁≠f₂≠…≠f_K。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)中协方差矩阵按如下方式估计：

其中，T为脉冲个数，t_n表示第n个脉冲，上标H表示共轭转置；

信号子空间按如下方式估计：计算R的特征值分解得到

R＝U V U^H

其中，V为协方差矩阵R的特征值矩阵，U为特征值所对应的特征矢量矩阵；将特征值从大到小排列，前K个大特征值对应的特征矢量构成的矩阵为信号子空间矩阵E_s；所述前K个大特征值指前K个特征值；这里的“大特征值”表示该述特征值属于信号子空间特征值。