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龙图腾网获悉中国人民解放军国防科技大学申请的专利基于单元非均匀排布的时空调制超表面DOA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：CN119556230B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30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：202411602052.6，技术领域涉及：G01S3/14；该发明授权基于单元非均匀排布的时空调制超表面DOA估计方法是由苏晓龙;赵国涛;龚政辉;户盼鹤;关东方;刘烁炜;刘振设计研发完成，并于2024-11-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于单元非均匀排布的时空调制超表面DOA估计方法在说明书摘要公布了：本发明属于超表面信号处理技术领域，特别是涉及一种基于单元非均匀排布的时空调制超表面DOA估计方法；包括以下步骤：S1建立单元非均匀排布的时空调制超表面阵列模型，设计时空编码矩阵并利用该模型对入射信号进行时空调制，S2获取接收信号的谐波成分，S3利用接收信号的谐波成分进行DOA估计；相比于通过单元均匀排布的超表面，本发明通过单元非均匀排布减少了超表面单元数量，降低了硬件成本，同时解决了单元间距大于半波长情况下的DOA估计模糊的问题，提高在低信噪比的情况下的DOA估计精度，具有更强的可靠性。

本发明授权基于单元非均匀排布的时空调制超表面DOA估计方法在权利要求书中公布了：1.基于单元非均匀排布的时空调制超表面DOA估计方法，其特征在于，该方法分为以下步骤： S1建立单元非均匀排布的时空调制超表面阵列模型，设计时空编码矩阵并利用该模型对入射信号进行时空调制；具体如下： S1.1设计单元非均匀排布的时空调制超表面阵列模型超表面阵列模型包含单元数量为N×M个，排布成N行M列的超表面阵列，每一行的单元均匀排布，每一列则以1号单元为基准单元，只有第2号单元与基准单元的距离不超过入射信号的半波长，第3号单元与第2号单元的距离是1、2号单元距离的两倍，第4号单元与第3号单元的距离是2、3号单元距离的两倍，依次类推，每一列第n号超表面单元调制的入射信号snt表示为： 式中，n＝1，2，…，N，t为时间序列，A0表示入射信号的振幅，Fc为入射信号频率，Φ0表示入射信号的初相位，K＝2πλ为入射信号空间波数，λ为入射信号波长，θ为入射信号俯仰角，wnt为第n号超表面单元进行调制时的高斯白噪声，Dn为第n号超表面单元与第一号超表面单元的间隔，因此，D1＝0； S1.2设计时空编码矩阵并利用该模型对入射信号进行时空调制时空编码矩阵大小为N×L，L表示在一个调制周期T0里有L个调制编码，在一个调制周期T0内，时空调制超表面阵列中第n号超表面单元的调制信号表示为： 其中，为第n号超表面单元在一个调制周期内的第l个调制编码，是一个周期为T0的脉冲函数，其具体表达式为： 式中，μ表示调制周期序数，为正整数，τl,on是一个调制周期中调制编码置为1的时刻，τl,off是一个调制周期中调制编码置为‑1的时刻，l表示调制编码序号，l＝1，2，…，L； 对周期调制信号Γnt，将其展开成傅里叶级数： 其中，F0＝2πT0表示Γnt的基频，ψn,q表示第n号超表面单元的调制信号的第q阶谐波的谐波系数，其表达式为： 经过单元非均匀排布的超表面阵列调制后，利用位于超表面阵列正中心上方高度为h的接收天线对经超表面阵列各单元调制后的信号进行接收，接收信号sat可表示为： 将公式1～5代入公式6，可得接收信号sat的傅里叶级数展开式如下： S2获取接收信号的谐波成分对接收信号进行傅里叶变换，其频谱Saf可表示为： f表示频谱Saf的频率，通过公式8可得到接收信号的频谱Saf，则频谱Saf中以入射信号频率Fc为中心，基频为F0的第q阶谐波成分可表示为： S3利用接收信号的谐波成分进行DOA估计S3.1利用接收信号sat的Q阶谐波成分构建解析关系将公式7展开，并将右侧谐波序数q的范围限定在‑Q～+Q之间，在公式9中，抽取‑Q～+Q阶谐波成分，在此条件下，联立公式7～9可得： 式中Ψ为各单元调制信号的各阶谐波系数所构成的系数矩阵： A为超表面单元流形矢量： Γ为Saf以入射信号频率Fc为中心，基频为F0的第q阶谐波成分组成的系数矢量： 通过矩阵方程10，可得到： 式中n＝2,3,...,N，Ψ‑1表示矩阵Ψ的逆，[Ψ‑1Γ]n表示向量Ψ‑1Γ的第n个元素； S3.2利用超表面单元的非均匀排布特性计算相位模糊值当超表面单元的距离大于入射信号半波长时会造成入射信号的相位周期重复，周期为2π；因此对超表面单元流形矢量A各元素求入射信号snt相位时： 其结果不是入射信号snt的真实相位，而是模糊相位，结合公式1，二者之间的关系表示为： 式中n＝1,2,3,...,N，βn表示入射信号snt的相位模糊值，1号，2号单元与1号单元的距离均未超过半波长，因此这两个单元无模糊，其模糊值β1＝β2＝0； 由于超表面单元呈线性排列，故当其调制远场入射信号时，各单元与基准单元的真实相位差与距离差成正比，结合公式1有： n,k＝2,3,4,...,N，将k值固定为2，利用2号单元为3～N号单元解模糊，即联立公式16～17，可解得： n＝3,4,...,N； S3.3计算DOA估计的精确解公式14两边同时取相位，可解得该列超表面阵列由第n‑1号单元和第n号单元计算的DOA估计值，共解出N‑1个估计值，将其依次命名为η1，η2，...，ηN‑1，结合公式15～16，ηn表示为： ηn＝arcsin[arg[Ψ‑1Γ]n+1‑arg[Ψ‑1Γ]n+2βn+1‑βnπ‑KDn+1‑Dn]    19式中n＝1,2,...,N‑1，将公式18代入公式19，即可实现ηn的去模糊； 将计算得出的N‑1个ηn值取平均： 通过公式20，就可以得到入射信号DOA估计的精确解

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