(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211022788.7 (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 211106 江苏省南京市江宁区将军大 道29号 (72)发明人 张钰　张小飞　李宝宝　曹金科　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 吴旭 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G01S 3/12(2006.01) G01S 3/46(2006.01) (54)发明名称 一种互耦优化阵列及其设计方法和相干信 号AOA估计方法 (57)摘要 本发明公开了一种面向相干信号的互耦优 化阵列， 所述互耦优化阵列包括8个天线阵列， 阵 列长度为8倍波长， 其中第一个阵元位于原点， 其 余的相邻两个阵元之间依次相距[1,4,3,2,2,2, 2]个半波长。 本发明提供的阵列阵元间距足够 大， 相比与相同条件下的其他稀疏阵列， 互耦影 响要更小， 其算法复杂度较低， 在相干信号场景 中仿真的角度估计结果要更精确。 本发明解决了 相干信号条件下的稀疏阵列DOA估计问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115422732 A 2022.12.02 CN 115422732 A 1.一种面向相干信号的互耦优化阵列， 其特征在于， 所述互耦优化阵列包括8个阵元， 阵列长度为8倍波长， 其中第一个阵元位于原点， 其余的相邻两个阵元之间依次相距[1,4, 3,2,2,2,2]个半波长 。 2.一种面向相干信号的互耦优化阵列的设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)确定稀疏阵列的阵元个数为8以及最大阵列长度为8倍波长； 2)假设所有相邻阵元间距为半波长的整数倍， 且阵列总长度等于8倍波长， 确定所有可 能的阵元间距的组合得到多个阵列； 3)计算每 个阵列的互耦泄 露， 并对互耦泄 露进行排序； 4)选择互耦泄 露最低的阵列即为所求稀疏阵列， 称作互耦优化阵列。 3.一种相干信号AOA估计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： a)通过互耦优化阵列接收信号， 并定义接受信号； b)计算接受信号的协方差矩阵并将协方差矩阵向量 化； c)构造感知矩阵B °， 构建优化问题； d)将构建的优化问题转 化为LASSO问题进行求 解。 4.如权利要求3所述的一种相干信号AOA估计方法， 其特征在于， 步骤a)中所述互耦优 化阵列包括P个阵元， 所述互耦优化阵列的坐标表示为： 假设有K个相干 信号入射到所述互耦优化阵列上， 将接受信号定义 为： X(t)＝A( θ )S(t)+n(t) 其中， 为方向矩阵， θk表示第k个相干信号的仰 角， (k＝1， 2， 3 ……K)， 表示方向 矢量， λ为波长， 为相干信号矩阵， αk(k＝1， 2， 3 ……K)为复常 数， s0(t)是产生信号， n(t)为均值 为零方差为 的高斯白噪声。 5.如权利要求4所述的一种相干信号AOA估计方法， 其特征在于， 步骤b)中接收信号的 协方差矩阵为： 相干信号的协方差矩阵Rss： Rss＝E{S(t)SH(t)} 是单位矩阵； 将协方差矩阵Rx向量化： z＝vec(Rx)＝Br； 矩阵 上标“～”表示虚拟阵列对应的量， 矩阵 和 分别为噪声功率和第k个相干信号 的信号功率。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115422732 A 26.如权利要求5所述的一种相干信号AOA估计方法， 其特征在于， 步骤c)中构建优化问 题： min||r°||1 s.t. ε为预设参数， B °为感知矩阵， r °为稀疏项， r °中非零项为即为估计的信号AOA。 7.如权利要求6所述的一种相干信号AOA估计方法， 其特征在于， 步骤d)中将构建的优 化问题转 化为目标函数： 其中， 目标函数中的2范数表示最小 二乘OLS代价函数， 1范数中包 括稀疏性限制， λt为惩 罚参数， 用以抵消最小二乘OLS误差的稀 疏度； 使用matlab中的CVX凸优化工具箱来求解， 得 到最终的估计值r °， 通过搜索r °中极大值的位置， 即可 得到AOA估计值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115422732 A 3