個(gè)網(wǎng)格間距
：，在角度范圍為ΛΘ=Δ φ ?3° 范圍內(nèi)，將69 X 69二維網(wǎng)格的所有(θ，φ )值代入下式
[0033]
進(jìn)行精細(xì)的2-D MUSIC搜索， 找尋目標(biāo)，完成測(cè)向。
[0034] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要是利用基于MUSIC的混合方法，先進(jìn)行大刻度D0A搜 索，確定目標(biāo)區(qū)域后再進(jìn)行小刻度D0A搜索，從而減少了單獨(dú)使用root-MUSIC或者M(jìn)USIC時(shí) 的運(yùn)算量，實(shí)現(xiàn)了相同的D0A估計(jì)效果，并且該方法容易硬件實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明方法的流程圖；
[0036] 圖2為方位角估計(jì)的均方根誤差和輸入信噪比關(guān)系圖；
[0037] 圖3為俯仰角估計(jì)的均方根誤差和輸入信噪比的關(guān)系圖；
[0038] 圖4為方位角估計(jì)的均方根誤差和快拍數(shù)關(guān)系圖；
[0039] 圖5為俯仰角估計(jì)的均方根誤差和快拍數(shù)的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0041 ]實(shí)施例
[0042]本發(fā)明按照附圖1的流程來進(jìn)行方法實(shí)施。
[0043]首先假定來自不同角度的兩個(gè)信號(hào)入射到天線陣列上，并且，每次仿真都隨機(jī)生 成 D0A。
[0044] 步驟一、為實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)的目的，在一些方位上測(cè)量陣元響應(yīng)，并通過2-D IDFT來計(jì)算 采樣矩陣Γ。需要特別說明的是，對(duì)于給定的陣列而言，該離線過程僅需要執(zhí)行一次即可。
[0045]步驟二、收集快拍來構(gòu)造協(xié)方差矩陣
，對(duì)其進(jìn)行特征分解，得到 噪聲特征向量En和矩陣BzI^E^Efr。
[0046]步驟三、計(jì)算B的對(duì)角元素的和，得到矩陣D，然后計(jì)算D中每個(gè)對(duì)角元素的和，并以 此構(gòu)造矩陣C。具體操作如下：
[0047]首先，矩陣B=rffE"Efr，用分塊矩陣形式表示如下：
[0049] 其中，每個(gè)塊矩陣都是一fMaXMa的矩陣，Ma=Me = 51。
[0050]其次，計(jì)算所有2ΜΘ-1個(gè)對(duì)角線上塊元素的和得如下向量：
[0052]
同樣地，對(duì)C的第i個(gè)列向量，計(jì)算所有2Me_l個(gè)對(duì)角線上塊

[0055] 可以重寫空間譜如下：
[0057] 其中：
，二者均是范德 蒙德結(jié)構(gòu)向量
符號(hào)的第(m，n) 個(gè)元素。
[0058] 步驟四、對(duì)矩陣C使用2-D FFT變換。先對(duì)矩陣C的2Me-l個(gè)列進(jìn)行他個(gè)點(diǎn)的FFT計(jì)算， 再對(duì)所得到的Λ個(gè)行進(jìn)行犯?jìng)€(gè)點(diǎn)的FFT計(jì)算。他和犯可以取一個(gè)合適的值，如256。然后對(duì)這 個(gè)粗空間譜進(jìn)行最小值搜索，對(duì)應(yīng)于D0A的粗搜索。
[0059]步驟五、在一個(gè)很小的角度區(qū)域內(nèi)，對(duì)每個(gè)D0A粗搜索應(yīng)用2-D MUSIC方法來進(jìn)行 精細(xì)的D0A搜索。比如，在步驟4)粗搜索中得到的某個(gè)D0A粗搜索結(jié)果（Θ^ΦΟ,在角度ΘΕ [Θ^ΔΘΑ+ΔΘΒΦΜΦ^Δ φ，φ1+Δ φ](其中ΔΘ和Δ φ是搜索距離）的范圍內(nèi)，劃分 成若干網(wǎng)格，進(jìn)行精細(xì)的小刻度2-D MUSIC搜索，找尋目標(biāo)，完成測(cè)向。
[0060] 針對(duì)步驟5)，本實(shí)例提供一種具體實(shí)施例:對(duì)每個(gè)粗搜索D0A結(jié)果的附近角度區(qū)域
進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分，局部網(wǎng)格數(shù)取值為& = 92 = 69。每個(gè)網(wǎng)格間距為 為ΔΘ=Δ φ ?3°范圍內(nèi)，將69X69二維網(wǎng)格的所有（θ，φ)值代入下式
中進(jìn)行精細(xì)的2-D MUSIC搜索，找尋目標(biāo)， 完成測(cè)向。
[0061] 圖2和圖3考察了當(dāng)輸入信噪比（SNR)從-10dB變到20dB和快拍數(shù)取200時(shí)，D0A的估 計(jì)值和真實(shí)值之間的均方根誤差(RMSE)性能。圖4和圖5,闡明了在信噪比為10dB條件下， D0A估計(jì)的均方根誤差與快拍數(shù)之間的關(guān)系。從四幅圖可以看出，在取值為見=犯=4096時(shí)， 本專利所提出的混合方法可以實(shí)現(xiàn)與2-D root-MUSIC方法幾乎一樣的估計(jì)效果，并且好于 在取值為Νι = Ν2 = 256時(shí)的效果。
[0062] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出的是，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適用于任意陣列結(jié)構(gòu)的低運(yùn)算復(fù)雜度的二維測(cè)向方法，其特征在于，該方法包 括： 1) 在一些方位上測(cè)量陣元響應(yīng)，并通過2-D IDFT來計(jì)算采樣矩陣Γ ; 2) 收集快拍來構(gòu)造協(xié)方差矩陣對(duì)其進(jìn)行特征分解，得到噪聲特征 向量En和矩陣3) 沿著矩陣B的每條對(duì)角線，計(jì)算分塊矩陣的和，得到矩陣D，然后沿矩陣D的每條對(duì)角 線，計(jì)算各元素之和，并W此構(gòu)造矩陣C; 4) 對(duì)矩陣C使用2-D FFT變換來對(duì)DOA進(jìn)行粗捜索； 5) 在一個(gè)很小的角度區(qū)域內(nèi)，對(duì)每個(gè)DOA粗捜索應(yīng)用2-D MUSIC方法來進(jìn)行精細(xì)的DOA 捜索，找尋目標(biāo)，完成測(cè)向。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于任意陣列結(jié)構(gòu)的低運(yùn)算復(fù)雜度的二維測(cè)向方法， 其特征在于，對(duì)于給定的陣列而言，步驟1)執(zhí)行一次。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于任意陣列結(jié)構(gòu)的低運(yùn)算復(fù)雜度的二維測(cè)向方法， 其特征在于，步驟3)包括W下步驟： 首先，矩陣β=γη:Εμ巧Γ，用分塊矩陣形式表示如下：，其中，每個(gè)塊矩陣都是一個(gè)Ma XMa的矩陣； 其次，計(jì)算所有2Me-l個(gè)對(duì)角線上塊元素的和，得到向量，其中，!同樣地，對(duì)C的第i個(gè)列向量，計(jì)算所有2Me-l個(gè)對(duì)角線上塊元素的和可得：，符號(hào)[C]m,n表示C的第(m，n)個(gè)元素。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于任意陣列結(jié)構(gòu)的低運(yùn)算復(fù)雜度的二維測(cè)向方法， 其特征在于，步驟4)包括:先對(duì)矩陣C的2Me-l個(gè)列進(jìn)行化個(gè)點(diǎn)的FFT計(jì)算，再對(duì)所得到的化個(gè) 行進(jìn)行化個(gè)點(diǎn)的FFT計(jì)算，然后對(duì)運(yùn)個(gè)粗空間譜進(jìn)行最小值捜索，對(duì)應(yīng)于DOA的粗捜索。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于任意陣列結(jié)構(gòu)的低運(yùn)算復(fù)雜度的二維測(cè)向方法， 其特征在于，步驟5)包括:步驟4)粗捜索中得到的DOA粗捜索結(jié)果（θι，φι)，在角度0￡[01- ΔΘ，θι+ΔΘ]，φΕ[φ廣Δφ，φι+Δφ]的范圍內(nèi)，劃分成若干網(wǎng)格，進(jìn)行精細(xì)的小刻度2-D MUSIC捜索，其中ΔΘ和Δ Φ是捜索距離。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適用于任意陣列結(jié)構(gòu)的低運(yùn)算復(fù)雜度的二維測(cè)向方法， 其特征在于，對(duì)每個(gè)粗捜索D0A結(jié)果的附近角度區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分，局部網(wǎng)格數(shù)取值為化= 化= 69,每個(gè)網(wǎng)格間距為度，在角度范圍為A目二Δ Φ - 3°范圍內(nèi)，將69X69二 4096 維網(wǎng)格的所有(Θ，Φ)值代入下式 W化如=d(化則"0-"Ε"Ε??η?1〇9.#)二P(抑CpW)中，進(jìn)行精細(xì)的2-D MUSIC捜索，找尋 目標(biāo)，完成測(cè)向。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種適用于任意陣列結(jié)構(gòu)的低運(yùn)算復(fù)雜度的二維測(cè)向方法，該方法包括：通過2-D？IDFT來計(jì)算采樣矩陣Γ；構(gòu)造協(xié)方差矩陣得到噪聲特征向量En和矩陣計(jì)算分塊矩陣的和，得到矩陣D，然后沿矩陣D的每條對(duì)角線，計(jì)算各元素之和，并以此構(gòu)造矩陣C；對(duì)矩陣C使用2-D？FFT變換來對(duì)DOA進(jìn)行粗搜索；對(duì)每個(gè)DOA粗搜索應(yīng)用2-D？MUSIC方法來進(jìn)行精細(xì)的DOA搜索，找尋目標(biāo)，完成測(cè)向。本發(fā)明大大減少了單獨(dú)使用root-MUSIC或者M(jìn)USIC時(shí)的運(yùn)算量，實(shí)現(xiàn)了相同的DOA估計(jì)效果，并且該方法容易硬件實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類】G01S3/00, G01S3/74, G01S3/80
【公開號(hào)】CN105572629
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510956707
【發(fā)明人】莊杰, 喻娜, 張倩, 何寧, 薛順瑞, 馮新華
【申請(qǐng)人】成都航天通信設(shè)備有限責(zé)任公司
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月17日