一种信号到达角估计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种信号到达角估计方法及装置，方法包括：由阵列天线获取参考信号序列与多组信号样本序列；将参考信号序列与多组信号样本序列转化为参考相位序列与多组相位样本序列、并分别执行范德蒙逆运算，从而确定对应的参考偏移值与多个样本偏移值以形成空间向量，由空间向量与多个期望空间向量的内积确定信号到达角估计值。利用上述方法，只需要进行低复杂度的一系列运算过程即可估计到达角，节省了运算量，并且具有更准确的估计值。

A Method and Device for Angle of Arrival Estimation of Signals

【技术实现步骤摘要】
一种信号到达角估计方法及装置
本专利技术属于信号分析处理
，具体涉及一种信号到达角估计方法及装置。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。信号到达角估计在阵列信号处理领域一直是研究的重要课题，在雷达、无线通信等领域都有着广泛应用，在传统的信号到达角估计算法中，常用的有MUSIC算法和ESPRIT算法，这类算法是将阵列接收数据的协方差矩阵分解为相互正交的信号子空间和噪声子空间，并利用信号和噪声子空间直接的关系来估计信号的到达角，由于利用上述两种传统算法进行到达角估计需要对协方差矩阵做特征值分解，因此所需的运算量较大。此外，由于阵列天线中元器件的离散型和非线性、电路不对称等严重影响角度估计的测量精度的因素，现有的到达角测定系统中通常需要相对比较复杂的校准步骤，算法过于复杂，不利于工程实现。
技术实现思路
针对上述现有技术中进行信号到达角估计所需的运算量较大且精度不高这一问题，提出了一种信号到达角估计方法和装置，利用这种方法和装置，能够提供一种低运算量、且更为准确的信号到达角估计方案。本专利技术提供了以下方案。一种信号到达角估计方法，其特征在于，包括：由阵列天线中的参考阵元获取参考信号序列，并由阵列天线获取多组信号样本序列；将参考信号序列转化为参考相位序列，将多组信号样本序列转化为多组相位样本序列；分别对参考相位序列和多组相位样本序列执行范德蒙逆运算，从而确定对应于参考信号序列的参考斜率值与参考偏移值，以及对应于多组相位样本序列的多个样本斜率值和多个样本偏移值；由参考偏移值与多个样本偏移值形成空间向量，并由空间向量与多个期望空间向量的内积确定信号到达角估计值，其中，多个期望空间向量与多个预设到达角一一对应。可选地，其中，由阵列天线中的参考阵元获取参考信号序列，并由阵列天线获取多组信号样本序列具体包括：在参考时段内，由参考阵元获取多个参考信号确定参考信号序列；在采样时段内，由模数转换器根据预设采样规则在阵列天线内进行阵元切换，进而由阵列天线中的多个阵元确定信号样本序列。可选地，其中，分别对参考相位序列和多组相位样本序列执行范德蒙逆运算具体包括：根据采样时间间隔分别构建对应于参考信号序列和/或多组信号样本序列中每一组信号样本序列的范德蒙矩阵；由公式M＝(V*VT)-1V分别确认对应于参考信号序列和/或多组信号样本序列中每一组信号样本序列的范德蒙逆系数，其中，V为范德蒙矩阵，M为范德蒙逆系数；根据对应于参考相位序列的范德蒙逆系数确定参考斜率值与参考偏移值；根据对应于多组相位样本序列的多个范德蒙逆系数分别确定对应于多组相位样本序列的多个样本斜率值和多个样本偏移值。可选地，其中，方法还包括：根据公式M＝(V*VT)-1V预先执行离线运算，以分别确认对应于参考信号序列和/或多组信号样本序列中每一组信号样本序列的范德蒙逆系数。可选地，其中，由空间向量A与多个期望空间向量R的内积估计信号到达角度具体包括：确定多个预设到达角；根据多个预设到达角分别向阵列天线入射信号，从而确定对应于多个预设到达角的多个期望空间向量；计算空间向量与多个期望空间向量的多个内积值；从多个期望空间向量中确定具有最大内积值的目标期望空间向量，并选取对应于目标期望空间向量的预设到达角作为估计角度。可选地，其中，方法还包括：由参考斜率值与多个样本斜率值确定多个斜率比较值；若多个斜率比较值中的任意一个斜率比较值超过预设阈值，则丢弃所确定的信号到达角估计值。一种信号到达角估计装置，其特征在于，包括：获取模块，用于由阵列天线中的参考阵元获取参考信号序列，并由阵列天线获取多组信号样本序列；相位转换模块，用于将参考信号序列转化为参考相位序列，将多组信号样本序列转化为多组相位样本序列；范德蒙逆运算模块，用于分别对参考相位序列和多组相位样本序列执行范德蒙逆运算，从而确定对应于参考信号序列的参考斜率值与参考偏移值，以及对应于多组相位样本序列的多个样本斜率值和多个样本偏移值；估计模块，用于由参考偏移值与多个样本偏移值形成空间向量，并由空间向量与多个期望空间向量的内积确定信号到达角估计值，其中，多个期望空间向量R与多个预设到达角一一对应。可选地，其中，获取模块具体用于：在参考时段内，由参考阵元获取多个参考信号确定参考信号序列；在采样时段内，由模数转换器根据预设采样规则在阵列天线内进行阵元切换，进而由阵列天线中的多个阵元确定信号样本序列。可选地，其中，范德蒙逆运算模块具体用于：根据采样时间间隔分别构建对应于参考信号序列和/或多组信号样本序列中每一组信号样本序列的范德蒙矩阵；由公式M＝(V*VT)-1V分别确认对应于参考信号序列和/或多组信号样本序列中每一组信号样本序列的范德蒙逆系数，其中，V为范德蒙矩阵，M为范德蒙逆系数；根据对应于参考相位序列的范德蒙逆系数确定参考斜率值与参考偏移值；根据对应于多组相位样本序列的多个范德蒙逆系数分别确定对应于多组相位样本序列的多个样本斜率值和多个样本偏移值。可选地，其中，装置还包括离线运算模块，具体用于：根据公式M＝(V*VT)-1V预先执行离线运算，以分别确认对应于参考信号序列和/或多组信号样本序列中每一组信号样本序列的范德蒙逆系数。可选地，其中，估计模块具体用于：确定多个预设到达角；根据多个预设到达角分别向阵列天线入射信号，从而确定对应于多个预设到达角的多个期望空间向量；计算空间向量与多个期望空间向量的多个内积值；从多个期望空间向量中确定具有最大内积值的目标期望空间向量，并选取对应于目标期望空间向量的预设到达角作为估计角度。可选地，其中，装置还包括误差去除模块：由参考斜率值与多个样本斜率值确定多个斜率比较值；若多个斜率比较值中的任意一个斜率比较值超过预设阈值，则将确定的信号到达角估计值丢弃。一种到达角估计装置，其特征在于，包括：一个或者多个多核处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或者多个多核处理器执行时，使得一个或多个多核处理器实现：由阵列天线中的参考阵元获取参考信号序列，并由阵列天线获取多组信号样本序列；将参考信号序列转化为参考相位序列，将多组信号样本序列转化为多组相位样本序列；分别对参考相位序列和多组相位样本序列执行范德蒙逆运算，从而确定对应于参考信号序列的参考斜率值与参考偏移值，以及对应于多组相位样本序列的多个样本斜率值和多个样本偏移值；由参考偏移值与多个样本偏移值形成空间向量，并由空间向量与多个期望空间向量的内积确定信号到达角估计值，其中，多个期望空间向量与多个预设到达角一一对应。一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有程序，当程序被多核处理器执行时，使得多核处理器执行如上所述的方法。本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本实施例所描述的角度估计方法，只需要进行低复杂度的一系列运算过程即可估计到达角，节省了运算量。另外，由于期望空间向量中同样包含由于阵列天线而产生的多种误差，因此本实施例避免了对天线各阵元进行误差校正的步骤，且由于抵消了误差因素而具有更准确的估计值。应当理解，上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，以便能够更清楚地了解本专利技术的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施。为了让本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号到达角估计方法，其特征在于，包括：由阵列天线中的参考阵元获取参考信号序列，并由所述阵列天线获取多组信号样本序列；将所述参考信号序列转化为参考相位序列，将所述多组信号样本序列转化为多组相位样本序列；分别对所述参考相位序列和多组相位样本序列执行范德蒙逆运算，从而确定对应于所述参考信号序列的参考斜率值与参考偏移值，以及对应于所述多组相位样本序列的多个样本斜率值和多个样本偏移值；由所述参考偏移值与多个样本偏移值形成空间向量，并由所述空间向量与多个期望空间向量的内积确定信号到达角估计值，其中，所述多个期望空间向量与多个预设到达角一一对应。

【技术特征摘要】
1.一种信号到达角估计方法，其特征在于，包括：由阵列天线中的参考阵元获取参考信号序列，并由所述阵列天线获取多组信号样本序列；将所述参考信号序列转化为参考相位序列，将所述多组信号样本序列转化为多组相位样本序列；分别对所述参考相位序列和多组相位样本序列执行范德蒙逆运算，从而确定对应于所述参考信号序列的参考斜率值与参考偏移值，以及对应于所述多组相位样本序列的多个样本斜率值和多个样本偏移值；由所述参考偏移值与多个样本偏移值形成空间向量，并由所述空间向量与多个期望空间向量的内积确定信号到达角估计值，其中，所述多个期望空间向量与多个预设到达角一一对应。2.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述由所述阵列天线中的参考阵元获取参考信号序列，并由阵列天线获取多组信号样本序列具体包括：在参考时段内，由所述参考阵元获取的多个参考信号确定参考信号序列；在采样时段内，由模数转换器根据预设采样规则在所述阵列天线内进行阵元切换，进而由所述阵列天线中的多个阵元确定信号样本序列。3.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述分别对所述参考相位序列和多组相位样本序列执行范德蒙逆运算具体包括：根据采样时间间隔分别构建对应于所述参考信号序列和/或所述多组信号样本序列中每一组信号样本序列的范德蒙矩阵；由公式M＝(V*VT)-1V分别确认对应于所述参考信号序列和/或所述多组信号样本序列中每一组信号样本序列的范德蒙逆系数，其中，V为所述范德蒙矩阵，M为所述范德蒙逆系数；根据对应于所述参考相位序列的范德蒙逆系数确定所述参考斜率值与所述参考偏移值；根据对应于所述多组相位样本序列的多个范德蒙逆系数分别确定对应于所述多组相位样本序列的多个样本斜率值和多个样本偏移值。4.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述公式M＝(V*VT)-1V预先执行离线运算，以分别确认对应于所述参考信号序列和/或所述多组信号样本序列中每一组信号样本序列的范德蒙逆系数。5.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述由所述空间向量A与多个期望空间向量R的内积估计信号到达角度具体包括：确定多个预设到达角；根据所述多个预设到达角分别向所述阵列天线入射信号，从而确定对应于所述多个预设到达角的多个期望空间向量；计算所述空间向量与所述多个期望空间向量的多个内积值；从所述多个期望空间向量中确定具有最大内积值的目标期望空间向量，并选取对应于所述目标期望空间向量的预设到达角作为所述估计角度。6.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述方法还包括：由所述参考斜率值与所述多个样本斜率值确定多个斜率比较值；若所述多个斜率比较值中的任意一个斜率比较值超过预设阈值，则丢弃所确定的信号到达角估计值。7.一种信号到达角估计装置，其特征在于，包括：获取模块，用于由阵列天线中的参考阵元获取参考信号序列，并由所述阵列天线获取多组信号样本序列；相位转换模块，用于将所述参考信号序列转化为参考相位序列，将所述多组信号样本序列转化为多组相位样本序列；范德蒙逆运算模块，用于分别对所述参考相位序列和多组相位样本序列执行范德蒙逆运算，从而确定对应于所述参考信号序列的参考斜率值与参考偏移值，以及对应于所述多组相位...

【专利技术属性】
技术研发人员：金海鹏，
申请(专利权)人：泰凌微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31