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高分辨率doa估計方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明適用于MIMO雷達【技術領域】，提供了一種高分辨率DOA估計方法及系統。該方法包括下述步驟：各接收天線接收由目標源反射的發射信號；利用發射信號對每根接收天線的接收信號進行掃描，得到發射信號的對應延遲；根據得到的延遲調整發射信號，并將調整后的發射信號的共軛分別與每根天線的接收信號相乘，得到每根接收天線的接收信號中各個峰值點對應的相位；根據得到的相位以及調整后的發射波形信號構建虛擬擴展信號；利用所述虛擬擴展信號和所述接收信號組成新的接收信號，計算所述新的接收信號的協方差和Capon波束形成系數，進而完成DOA的估計。本發明在不增加天線的情況下，使估計精度和可以估計的目標源個數得到提高。
【專利說明】高分辨率DOA估計方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于無線通信【技術領域】，尤其涉及一種適用于MIMO雷達系統的高分辨率DOA估計方法及系統。
【背景技術】
[0002]MIMO雷達利用多天線技術同時發射獨立的信號波束來探測目標，并接收經過目標反射之后的信號。反射信號中承載著有關目標的信息，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。MIMO雷達可以靈活采用新一代雷達系統的高帶寬、雙程數字波束合成和波形分集技術，同時要求各天線發射相互正交的信號，其天線陣列的各個陣元在空間分置一定的間隔，對空間目標形成空間分集，可以提高對空中目標的檢測能力。MMO雷達中的發射信號的特點以及空間分集的設計提高了 DOA估計方法的分辨率。
[0003]已有的應用于MMO雷達中的DOA估計算法主要有:多信號分類(MUSIC)方法、Capon方法、幅度相位估計(APES)方法、最大似然比測試(GLRT)方法。這些算法本身可以都可以應用到MMO雷達中的DOA估計，在一定程度上(如發射天線和接收天線根數較多，采樣點個數大的情形)可以提供比較高的DOA分辨率，但是這些方法的缺點主要有:(1)可以估計的目標源個數都受到一定的限制，尤其是在發射天線和接收天線根數較少的情況下，其可以估計的目標源個數依賴與發射陣列和接收陣列的可以共享的天線根數，已有方法的DOA估計算法可以估計的目標源個數最大值為
【權利要求】
1.一種高分辨率DOA估計方法，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源反射的發射信號； 步驟B，利用每個發射信號對每根接收天線的接收信號進行掃描，得到發射信號的對應延遲； 步驟C，根據步驟B中得到的延遲調整發射信號，并將調整后的發射信號的共軛分別與每根接收天線的接收信號相乘，得到每根接收天線的接收信號中各個峰值點對應的相位；步驟D，根據步驟C得到的相位以及調整后的發射信號構建虛擬擴展信號； 步驟E，利用所述虛擬擴展信號和所述接收信號組成新的接收信號，計算所述新的接收信號的協方差和Capon波束形成系數，進而完成DOA的估計。
2.如權利要求1所述的高分辨率DOA估計方法，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，統計步驟B中每根接收天線掃描到的極大值點的個數N ； 步驟B2，當各個接收天線的極大值點的個數N相等且大于預設的極大值點個數閾值時，執行步驟C。
3.如權利要求1所述的高分辨率DOA估計方法，其特征在于，步驟E中新的接收信號^通過如下公式得到:
4.如權利要求2所述的高分辨率DOA估計方法，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,當每根接收天線的極大值點的個數N不同或者每根接收天線的極大值點的個數小于預設的極大值點個數的閾值時，則采用原始的Capon估計方法進行DOA的估計。
5.如權利要求2或4所述的高分辨率DOA估計方法，其特征在于，所述預設的極大值點個數閾值為2。
6.一種高分辨率DOA估計系統，其特征在于，包括: 掃描模塊，用于利用每個發射信號對每根接收天線的接收信號進行掃描，得到發射信號的對應延遲；所述發射信號由發射天線按照與接收天線的事先約定規則進行發射，并由目標源反射至接收天線； 相位計算模塊，用于將根據延遲調整后的發射信號的共軛分別與每根接收天線的接收信號相乘，得到每根接收天線的接收信號中各個峰值點對應的相位； 虛擬擴展信號構建模塊，用于根據所述相位計算模塊得到的相位以及調整延遲后的發射信號構建虛擬擴展信號； 估計模塊，用于將所述虛擬擴展信號和所述接收信號組成新的接收信號，計算所述新的接收信號的協方差和Capon波束形成系數，進而完成DOA的估計。
7.如權利要求6所述的系統，其特征在于，所述系統還包括:判斷模塊，用于統計所述掃描模塊對每根接收天線掃描到的極大值點的個數N，當各個接收天線的極大值點的個數N相等且大于預設的極大值點個數閾值時，觸發所述相位計算模塊執行計算。
8.如權利要求6所述的系統，其特征在于，所述估計模塊通過如下公式得到新的接收信號:
9.如權利要求7所述的系統，其特征在于，所述估計模塊還用于在每根接收天線的極大值點的個數N不同或者每根接收天線的極大值點的個數小于預設的極大值點個數的閾值時，采用原始的Capon估計方法進行DOA的估計。
10.如權利要求7或9所述的系統，其特征在于，所述預設的極大值點個數閾值為2。
【文檔編號】G01S7/02GK103760519SQ201410033733
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】謝寧, 郭偉斌, 王暉, 林曉輝, 曾捷 申請人:深圳大學