高分辨率doa估计方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明适用于MIMO雷达【技术领域】，提供了一种高分辨率DOA估计方法及系统。该方法包括下述步骤：各接收天线接收由目标源反射的发射信号；利用发射信号对每根接收天线的接收信号进行扫描，得到发射信号的对应延迟；根据得到的延迟调整发射信号，并将调整后的发射信号的共轭分别与每根天线的接收信号相乘，得到每根接收天线的接收信号中各个峰值点对应的相位；根据得到的相位以及调整后的发射波形信号构建虚拟扩展信号；利用所述虚拟扩展信号和所述接收信号组成新的接收信号，计算所述新的接收信号的协方差和Capon波束形成系数，进而完成DOA的估计。本发明在不增加天线的情况下，使估计精度和可以估计的目标源个数得到提高。
【专利说明】高分辨率DOA估计方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信【技术领域】，尤其涉及一种适用于MIMO雷达系统的高分辨率DOA估计方法及系统。
【背景技术】
[0002]MIMO雷达利用多天线技术同时发射独立的信号波束来探测目标，并接收经过目标反射之后的信号。反射信号中承载着有关目标的信息，如角度、距离、多普勒平移等等，这些信息都可以利用匹配滤波器的方法在接收端提取出来。MIMO雷达可以灵活采用新一代雷达系统的高带宽、双程数字波束合成和波形分集技术，同时要求各天线发射相互正交的信号，其天线阵列的各个阵元在空间分置一定的间隔，对空间目标形成空间分集，可以提高对空中目标的检测能力。MMO雷达中的发射信号的特点以及空间分集的设计提高了 DOA估计方法的分辨率。
[0003]已有的应用于MMO雷达中的DOA估计算法主要有:多信号分类(MUSIC)方法、Capon方法、幅度相位估计(APES)方法、最大似然比测试(GLRT)方法。这些算法本身可以都可以应用到MMO雷达中的DOA估计，在一定程度上(如发射天线和接收天线根数较多，采样点个数大的情形)可以提供比较高的DOA分辨率，但是这些方法的缺点主要有:(1)可以估计的目标源个数都受到一定的限制，尤其是在发射天线和接收天线根数较少的情况下，其可以估计的目标源个数依赖与发射阵列和接收阵列的可以共享的天线根数，已有方法的DOA估计算法可以估计的目标源个数最大值为
【权利要求】
1.一种高分辨率DOA估计方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: 步骤A，各接收天线接收由目标源反射的发射信号； 步骤B，利用每个发射信号对每根接收天线的接收信号进行扫描，得到发射信号的对应延迟； 步骤C，根据步骤B中得到的延迟调整发射信号，并将调整后的发射信号的共轭分别与每根接收天线的接收信号相乘，得到每根接收天线的接收信号中各个峰值点对应的相位；步骤D，根据步骤C得到的相位以及调整后的发射信号构建虚拟扩展信号； 步骤E，利用所述虚拟扩展信号和所述接收信号组成新的接收信号，计算所述新的接收信号的协方差和Capon波束形成系数，进而完成DOA的估计。
2.如权利要求1所述的高分辨率DOA估计方法，其特征在于，在步骤B与步骤C之间，还包括下述步骤: 步骤BI，统计步骤B中每根接收天线扫描到的极大值点的个数N ； 步骤B2，当各个接收天线的极大值点的个数N相等且大于预设的极大值点个数阈值时，执行步骤C。
3.如权利要求1所述的高分辨率DOA估计方法，其特征在于，步骤E中新的接收信号^通过如下公式得到:
4.如权利要求2所述的高分辨率DOA估计方法，其特征在于，在步骤B与步骤C之间，还包括下述步骤: 步骤B3,当每根接收天线的极大值点的个数N不同或者每根接收天线的极大值点的个数小于预设的极大值点个数的阈值时，则采用原始的Capon估计方法进行DOA的估计。
5.如权利要求2或4所述的高分辨率DOA估计方法，其特征在于，所述预设的极大值点个数阈值为2。
6.一种高分辨率DOA估计系统，其特征在于，包括: 扫描模块，用于利用每个发射信号对每根接收天线的接收信号进行扫描，得到发射信号的对应延迟；所述发射信号由发射天线按照与接收天线的事先约定规则进行发射，并由目标源反射至接收天线； 相位计算模块，用于将根据延迟调整后的发射信号的共轭分别与每根接收天线的接收信号相乘，得到每根接收天线的接收信号中各个峰值点对应的相位； 虚拟扩展信号构建模块，用于根据所述相位计算模块得到的相位以及调整延迟后的发射信号构建虚拟扩展信号； 估计模块，用于将所述虚拟扩展信号和所述接收信号组成新的接收信号，计算所述新的接收信号的协方差和Capon波束形成系数，进而完成DOA的估计。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括:判断模块，用于统计所述扫描模块对每根接收天线扫描到的极大值点的个数N，当各个接收天线的极大值点的个数N相等且大于预设的极大值点个数阈值时，触发所述相位计算模块执行计算。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述估计模块通过如下公式得到新的接收信号:
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述估计模块还用于在每根接收天线的极大值点的个数N不同或者每根接收天线的极大值点的个数小于预设的极大值点个数的阈值时，采用原始的Capon估计方法进行DOA的估计。
10.如权利要求7或9所述的系统，其特征在于，所述预设的极大值点个数阈值为2。
【文档编号】G01S7/02GK103760519SQ201410033733
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】谢宁, 郭伟斌, 王晖, 林晓辉, 曾捷 申请人:深圳大学