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一种基于天线互耦的无网格DOA估计方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-11-13 14:19:37

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”黑龙江科技服务团| 徐速 | 2023-11-20 10:14:54
一种基于天线互耦的无网格DOA估计方法,本发明涉及基于天线互耦的无网格DOA估计方法。本发明的目的是为了解决现有天线阵列在互耦效应的影响下DOA估计误差大的问题。过程为:步骤一:基于阵列天线接收到的空间中的远场入射窄带信号,利用互耦矩阵性质,得到新的等效导向矢量;步骤二:根据新的等效导向矢量得到协方差矩阵,证明协方差矩阵满足拓普利兹矩阵性质;步骤三:根据协方差矩阵构造半正定规划问题,得到信号均匀采样值;步骤四:根据均匀采样值构造零化滤波器方程组,采用双迭代交替最小化算法求出可行解;步骤五:根据可行解计算出信号入射角度。本发明属于阵列测向领域。
在现代电子战中,电子侦察起着举足轻重的作用。雷达被动测向系统中,可通过增加侦察天线数量的方法提高测向精度,但是在有限范围内增加天线数量,无疑会导致天线摆放更密集,这将使天线互耦效应更加明显,严重影响天线正常工作。如何在天线互耦的情况下进行波达方向(Direction Of Arrival,DOA)估计成为了一种热点问题。此外,传统DOA算法,如l1-svd算法,MUSIC算法等,均为提前划分好网格,在划分的网格中选择最优解,此类算法存在网格失配问题,导致测角精度受到限制。无网格DOA估计算法则能够克服这一缺点,有效地提高测角精度,其中基于有限信息率(Finite rate ofinnovation,FRI)的DOA估计算法在常规DOA估计问题、极化阵列估计问题中多有应用,但是使用此类算法在天线互耦的情况下效果较差,故提出一种能够解互耦的FRI-DOA估计算法是非常重要的。本发明的目的是消除天线互耦效应对天线阵列接收信号的影响,使均匀阵列在天线互耦的情况下获得准确的DOA信息。本发明涉及的算法利用了天线互耦矩阵的对称特性,将相邻的数个通道压缩为一个通道,进而实现导向矢量的重构。

在无线通信系统中,信号源定位是一项重要的任务,可以用于目标跟踪、无线传感网络、无人驾驶等领域。传统的DOA估计方法通常采用网格搜索或基于特定模型的算法,这些方法在处理高维度数据时,计算复杂度较高,且容易受到噪声干扰。而基于天线互耦的无网格DOA估计方法可以利用天线之间的耦合效应,通过测量信号在天线之间的传播特性,来估计信号源的位置。这种方法不需要进行网格搜索或建立特定模型,可以降低计算复杂度,提高定位精度和鲁棒性。

哈尔滨工程大学源自1953年创办的中国人民解放军军事工程学院(哈军工),陈赓大将为首任院长,毛泽东主席为学院颁发《训词》,1959年被中共中央确定为全国重点大学。1966年退出军队序列更名为哈尔滨工程学院。1970年在哈军工原址以海军工程系为主体组建哈尔滨船舶工程学院(哈船院),1978年被国务院确定为全国重点大学。
  1. 提高定位精度和鲁棒性:基于天线互耦的无网格DOA估计方法利用天线之间的耦合效应,通过测量信号在天线之间的传播特性来估计信号源的位置。这种方法不需要进行网格搜索或建立特定模型,降低了计算复杂度,提高了定位精度和鲁棒性。

  2. 降低计算复杂度:传统的DOA估计方法通常采用网格搜索或基于特定模型的算法,这些方法在处理高维度数据时,计算复杂度较高。而基于天线互耦的无网格DOA估计方法通过直接测量信号在天线之间的传播特性来估计信号源的位置,避免了复杂的计算过程,降低了计算复杂度和能耗。

  3. 实时性增强:由于基于天线互耦的无网格DOA估计方法降低了计算复杂度,使得信号源定位和信号特征提取过程更加快速和实时。这对于需要实时响应的无线通信系统来说是非常重要的。

技术转让、合同、入股均可,具体资金双方协商,希望尽快落地实现产业化。