杭州电子科技大学潘玉剑获国家专利权
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龙图腾网获悉杭州电子科技大学申请的专利一种基于零化约束的DOA与互耦的联合估计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114114139B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202111172456.2,技术领域涉及:G01S3/14;该发明授权一种基于零化约束的DOA与互耦的联合估计方法是由潘玉剑设计研发完成,并于2021-10-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于零化约束的DOA与互耦的联合估计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于零化约束的DOA与互耦的联合估计方法,具体用于提高和改善存在阵元互耦时的DOA估计性能并同时提供对互耦的估计。现有方法需要互耦度的先验信息,当估计互耦度大于真实互耦度导致性能下降。本发明方法首先进行阵列布阵及互耦存在时的接收信号建模,然后基于奇异值分解进行维度压缩,建立基于零化约束的优化问题,并采用迭代方法求解零化约束的优化问题,最进行后DOA与互耦估计。本发明方法可利用全部的阵列数据,不存在孔径损失;可无需互耦度的先验信息,即使互耦度被过估计,也不对性能有显著影响。本发明方法提高了DOA和互耦估计精度。
本发明授权一种基于零化约束的DOA与互耦的联合估计方法在权利要求书中公布了:1.一种基于零化约束的DOA与互耦的联合估计方法,其特征在于,具体如下: 步骤1阵列布阵及互耦存在时的接收信号建模: 布设均匀线阵,阵元数量为M,相邻阵元间距为d;K个波长为λ,来自θ1,θ2,…,θK方向的窄带信号入射到均匀线阵,共接收到N个快拍,多快拍接收数据建模为:Y=CAS+E,Y=[y[1],y[2],…,y[N]],信号矩阵S=[s[1],s[2],…,s[N]],噪声矩阵E=[ε[1],ε[2],…,ε[N]],C为互耦矩阵,C=Toeplitz[1,c1,c2,…,cP,0,…,0],Toeplitz·表示生成Toeplitz矩阵,c1,c2,…,cP为互耦参数,P表示互耦度; 其中,在第n个快拍时阵列的接收数据建模为:其中,表示复数集合,流型矩阵A=[aθ1,aθ2,…,aθK],aθ1,aθ2,…,aθK表示导向矢量,第k个窄带信号导向矢量aθk的第m个元素为amθk=exp[jm-1uk],k=1,2,…,K,m=1,2,…,M,uk=2πdcosθkλ;s[n]为信号向量,ε[n]为噪声向量; 步骤2基于奇异值分解进行维度压缩: 对Y进行奇异值分解,则Y经维度压缩后得到Vs表示由Y的K个最大奇异值对应的右奇异矢量构成的矩阵; 步骤3建立基于零化约束的优化问题: 优化问题表示为:其中,||·||2表示2范数,Z的向量化z=vecZ,vec·表示将矩阵按列堆叠向量化,IK表示K阶单位矩阵,表示Kronecker积,互耦矩阵C′=Toeplitz[1,cT,0,...,0],互耦向量c=[c1,c2,...,cP′]T,P′表示互耦度的估计值,辅助参数ηk为γ的第Mk-1至第Mk个元素构成的向量,k=1,2,...,K,待优化向量υ=[cT,γT,hT]T;多快拍矩阵 为构建Toeplitz矩阵的算子,的第i行第j列元素为ηn的第i-j+K+1个元素,i=1,2,…,M-K,j=1,2,…,K+1,零化滤波器ω为常数向量;s.t.表示约束条件,·H、·T分别表示取共轭转置和转置; 步骤4采用迭代方法求解零化约束的优化问题: 首先初始化其中c0=0P′,0P′表示P′×1的零向量,γ的初始值γ0和h的初始值h0通过假设阵列无互耦并对Z进行类TLS-ESPTRIT方法获得;然后进行迭代计算,在第q+1次迭代过程中得到υq+1=υq+Δυ,q≥0,其中为第q次迭代计算得到的结果,Δυ为搜索向量,通过求解如下线性二次优化问题得到: 其中,f向量第q次迭代得到的互耦矩阵g向量f向量Jacobian矩阵g向量Jacobian矩阵多快拍Q矩阵即为γq的第Mk-1至第Mk个元素构成的向量,[·]·,1:P′表示取矩阵的前P′列构成新的矩阵,Toeplitz矩阵Hankel矩阵 为的第1个元素,依此类推;为构建Toeplitz矩阵的另一种算子,的第i行为Γ为反对角单位矩阵; 步骤5DOA与互耦估计: 迭代收敛后,得到收敛解 为互耦向量的估计值,为γ的估计值,为h的估计值,将带入得到多项式,求解该多项式的K个根得到x1,x2,...,xK,则DOA估计为其中,∠·取复数的幅角主值;根据得到估计的互耦矩阵
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