【技术实现步骤摘要】
本申请涉及于阵列信号处理，特别涉及一种互质阵列及信号波达角估计方法。
技术介绍
1、毫米波雷达由于具备出色的全天候、全天时工作能力，已成为自动驾驶领域不可或缺的传感器之一。尤其是在车载点云成像应用中，毫米波雷达能够通过高分辨率的距离多普勒压缩技术生成清晰的点云图像，从而为环境感知提供准确的距离和速度信息。这种高分辨率的点云数据对于自动驾驶系统中的物体检测、追踪以及避障等功能至关重要。
2、为了进一步提升目标定位的精度，波达角(doa)估计技术被广泛应用。doa技术通过分析雷达信号的入射角度来估计目标位置，是实现高精度点云成像的重要技术之一。然而，由于车载毫米波雷达系统需要实时处理单快照数据，而互质阵列在单快照条件下容易受到模糊性泄漏的影响，导致doa估计性能显著下降，从而影响了毫米波雷达系统在单快照条件下的目标检测与定位精度。
3、因而现有技术还有待改进和提高。
技术实现思路
1、本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种互质阵列及信号波达角估计方法。
2、为了解决上述技术问题，本申请第一方面提供了一种互质阵列，其中，所述互质阵列包括在一条直线上依次排布的第一子阵、第二子阵和第三子阵；第一子阵包括个阵元，阵元间隔分别为；第二子阵包括个阵元，阵元间隔分别为；第三子阵包括阵元，阵元间隔分别为；第一子阵与第二子阵的相邻阵元重叠，第二子阵与第三子阵的相邻阵元重叠，其中，、和两两互质，表示取整操作。
3、所述的互质阵列，其中，所述
4、；
5、；
6、；
7、其中，表示总阵元数目；表示互质阵列，表示中的第个阵元位置的阵元，表示第二子阵的起始阵元位置，表示第三子阵的起始阵元位置。
8、所述的互质阵列，其中，对于个远场非相干信源从不同角度到达所述互质阵列，所述互质阵列的单快拍下的协方差矩阵为：
9、；
10、；
11、；
12、；
13、；
14、其中，表示互质阵的阵列接收信号，表示的共轭，表示互质阵列的阵列流形矩阵，表示第个信源的导向矢量，表示波长，表示信号幅度，表示高斯白噪声向量，表示的共轭，表示信号自相关矩阵；表示不同信号之间的互相关矩阵与信号-噪声互相关矩阵之和；表示噪声自相关矩阵，表示第个信源的接收信号，表示的共轭，表示第个阵元与起始阵元的阵元间距，。
15、本申请第二方面提供了一种信号波达角估计方法，采用如上所述的互质阵列，所述信号波达角估计方法具体包括：
16、接收所述互质阵列的阵列接收信号，并获取所述阵列接收信号的导向矢量矩阵；
17、基于所述阵列接收信号和所述导向矢量矩阵，估计所述阵列接收信号的初始功率谱；
18、基于所述初始功率谱构造所述阵列接收信号的协方差矩阵，并基于所述协方差矩阵，估计所述导向矢量矩阵对应的信号幅度；
19、基于所述信号幅度确定所述阵列接收信号的信号波达角。
20、所述的信号波达角估计方法，其中，所述基于所述初始功率谱构造所述阵列接收信号的协方差矩阵，并基于所述协方差矩阵，估计所述导向矢量矩阵对应的信号幅度具体包括：
21、基于所述初始功率谱构造所述阵列接收信号的协方差矩阵，并将所述协方差矩阵作为初始协方差矩阵；
22、基于所述初始协方差矩阵估计所述导向矢量矩阵对应的信号幅度；
23、基于所述信号幅度构建目标功率谱，并根据所述目标功率谱构造所述阵列接收信号的目标协方差矩阵；
24、将所述目标协方差矩阵作为初始协方差矩阵，重新执行基于所述初始协方差矩阵估计所述导向矢量矩阵对应的信号幅度的步骤，直至达到预设的结束条件，以得到所述导向矢量矩阵对应的信号幅度。
25、所述的信号波达角估计方法，其中，所述的结束条件为：
26、；
27、其中，表示第次估计的信号幅度，表示次估计的信号幅度，表示预设误差阈值。
28、所述的信号波达角估计方法，其中，所述信号幅度的计算公式为：
29、；
30、其中，表示信号幅度，表示导向矢量矩阵，表示协方差矩阵的逆矩阵，表示阵列接收信号。
31、本申请第三方面提供了一种信号波达角估计装置，采用如上所述的互质阵列，所述信号波达角估计装置具体包括：
32、接收模块，用于接收所述互质阵列的阵列接收信号，并获取所述阵列接收信号的导向矢量矩阵；
33、估计模块，用于基于所述阵列接收信号和所述导向矢量矩阵，估计所述阵列接收信号的初始功率谱；
34、构造模块，用于基于所述初始功率谱构造所述阵列接收信号的协方差矩阵，并基于所述协方差矩阵，估计所述导向矢量矩阵对应的信号幅度；
35、搜索模块，用于基于所述信号幅度确定所述阵列接收信号的信号波达角。
36、本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上任一所述的信号波达角估计方法中的步骤。
37、本申请第五方面提供了一种终端设备，其包括：处理器和存储器；
38、所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
39、所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上任一所述的信号波达角估计方法中的步骤。
40、有益效果：与现有技术相比，本申请提供了一种互质阵列及信号波达角估计方法，所述互质阵列包括在一条直线上依次排布的第一子阵、第二子阵和第三子阵；第一子阵包括个阵元，阵元间隔分别为；第二子阵包括个阵元，阵元间隔分别为；第三子阵包括阵元，阵元间隔分别为；第一子阵与第二子阵的相邻阵元重叠，第二子阵与第三子阵的相邻阵元重叠，其中，、和两两互质。本申请实施例通过将三个互质子阵列组成一个三重扩展互质阵列，以加强子阵列之间的互质约束，使得多个子阵之间的模糊角度集合重叠的概率降低，有效抑制了由单快拍引起的模糊性，从而可以提高doa估计性能，从而可以提高毫米波雷达系统在单快照条件下的目标检测与定位精度。
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1.一种互质阵列，其特征在于，所述互质阵列包括在一条直线上依次排布的第一子阵、第二子阵和第三子阵；第一子阵包括个阵元，阵元间隔分别为；第二子阵包括个阵元，阵元间隔分别为；第三子阵包括阵元，阵元间隔分别为；第一子阵与第二子阵的相邻阵元重叠，第二子阵与第三子阵的相邻阵元重叠，其中，、和两两互质，表示取整操作。
2.根据权利要求1所述的互质阵列，其特征在于，所述互质阵列的阵元位置为：
3.根据权利要求1所述的互质阵列，其特征在于，对于个远场非相干信源从不同角度到达所述互质阵列，所述互质阵列的单快拍下的协方差矩阵为：
4.一种信号波达角估计方法，其特征在于，采用如权利要求1-3任意一项所述的互质阵列，所述信号波达角估计方法具体包括：
5.根据权利要求4所述的信号波达角估计方法，其特征在于，所述基于所述初始功率谱构造所述阵列接收信号的协方差矩阵，并基于所述协方差矩阵，估计所述导向矢量矩阵对应的信号幅度具体包括：
6.根据权利要求5所述的信号波达角估计方法，其特征在于，所述的结束条件为：
7.根据权利要求4所述的信号波达
8.一种信号波达角估计装置，其特征在于，采用如权利要求1-3任意一项所述的互质阵列，所述信号波达角估计装置具体包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求4-7任意一项所述的信号波达角估计方法中的步骤。
10.一种终端设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；
...【技术特征摘要】
1.一种互质阵列，其特征在于，所述互质阵列包括在一条直线上依次排布的第一子阵、第二子阵和第三子阵；第一子阵包括个阵元，阵元间隔分别为；第二子阵包括个阵元，阵元间隔分别为；第三子阵包括阵元，阵元间隔分别为；第一子阵与第二子阵的相邻阵元重叠，第二子阵与第三子阵的相邻阵元重叠，其中，、和两两互质，表示取整操作。
2.根据权利要求1所述的互质阵列，其特征在于，所述互质阵列的阵元位置为：
3.根据权利要求1所述的互质阵列，其特征在于，对于个远场非相干信源从不同角度到达所述互质阵列，所述互质阵列的单快拍下的协方差矩阵为：
4.一种信号波达角估计方法，其特征在于，采用如权利要求1-3任意一项所述的互质阵列，所述信号波达角估计方法具体包括：
5.根据权利要求4所述的信号波达角估计方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊，龙天尧，王伟，余振辉，李振盛，李强，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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