[发明专利]基于矩形天线阵列的波达角估计方法

摘要

本发明涉及一种基于矩阵天线阵列的波达角估计方法。阵列可直接对来波方向进行无模糊的360度角度估计。阵列为M*N的矩形阵列，天线均为全向天线。本发明利用矩阵阵列的横向天线阵列与纵向天线阵列分别进行信号的来波角估计，利用两次估计的交叉部分进行无模糊估计。只需进行两次线性阵列计算，计算复杂度小，在硬件实现上降低了软件编程的难度，大幅度提升硬件处理的速度。

主权项

1.一种基于矩形天线阵列的波达角估计方法，其特征在于，操作步骤如下：1)安置矩形阵列的天线，天线按照横向天线数为M，纵向天线阵为N排列，相邻天线之间间距均为接收信号的平均半波长；2)将天线连接到硬件来处理数据，利用的馈线长度必须一致，保证在经过馈线到达硬件的数据相位变化保持一致，保证处理得到的来波方向计算精确；3)得到横向阵列接收矩阵：x(t)＝As(t)+n(t)这里s(t)为信号矩阵，n(t)为噪声矩阵，A为方向矢量，x(t)＝[x0(t),x1(t),...,xM‑1(t)]T，s(t)＝[s1(t),s2(t),...,sP(t)]T，A＝[a(θ1),…,a(θP)]，并且a(θ)＝[1,e‑jθ,...,e‑j(M‑1)θ]T；4)对阵列接收到的数据做相关处理，得到其协方差矩阵R：R＝E[(AS+N)(AS+N)H]＝AE[SSH]AH+E[NNH]5)根据矩阵特征分解的理论，对阵列协方差矩阵进行特征分解，得到信号子空间以及噪声子空间；6)利用子空间空间谱的两种方法均计算横向来波方向θ∈[0°,180°]；7)得到纵向阵列接收矩阵：x(t)＝As(t)+n(t)α(θ)＝[1,e‑j(θ‑90°),...,e‑j(N‑1)(θ‑90°)]T8)计算纵向来波方向θ∈[0°,90°]∪[270°,360°]9)分析两次结果，得到以下四种情况：a)横向阵列计算结果位于[0°,90°]，纵向阵列结果位于[0°,90°]，则实际来波方向即为[0°,90°]，无需调整；b)横向[0°,90°]，纵向[270°,360°]，则实际来波为[270°,360°]，直接取纵向结果，无需调整；c)横向[90°,180°]，纵向[0°,90°]，则实际来波为[90°,180°]，直接取横向结果，无需调整；d)横向[90°,180°]，纵向[270°,360°]，则实际来波为[180°,270°]，需将横向结果θ关于180度对称，θ′＝360°‑θ。