电子科技大学石婉欣获国家专利权
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龙图腾网获悉电子科技大学申请的专利不等时域参数空时互质采样下的DOA和多普勒频率联合计算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:CN115456005B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-23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:202210842341.8,技术领域涉及:G06F17/10;该发明授权不等时域参数空时互质采样下的DOA和多普勒频率联合计算方法是由石婉欣;何茜;武欢欢设计研发完成,并于2022-07-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本不等时域参数空时互质采样下的DOA和多普勒频率联合计算方法在说明书摘要公布了:本发明公开了不等时域参数空时互质采样下的DOA和多普勒频率联合计算方法,属于信号处理领域,特别针对物理资源受限的情况下,波达方向和多普勒频率的联合估计的问题,适用于空域阵列和时域序列的联合互质采样及优化。在本方案中,空域使用互质阵列,时域进行互质采样,且允许各个天线处选择不同的时域互质参数。通过本方案,在天线数量和采样点数受限的情况下,产生更大的虚拟孔径,从而提高自由度和估计分辨率。
本发明授权不等时域参数空时互质采样下的DOA和多普勒频率联合计算方法在权利要求书中公布了:1.不等时域参数空时互质采样下的DOA和多普勒频率联合计算方法,该方法包括: 步骤1:构建互质天线阵列; 该互质阵列由两个均匀线性天线阵列构成,总天线数L=2M1+N1-1,其中,M1与N1为两个均匀线阵的天线数,且M1与N1互质;两个均匀线阵天线的分布集合分别为和其中,集合和表示两个均匀线阵中天线的相对位置,n和m表示天线序号,d表示天线间隔;将集合和合并然后对元素进行排序,得到互质天线阵列的天线分布集合其中,表示互质阵列中天线的相对位置; 步骤2:对各个天线的接收信号在时域上进行不同参数的互质采样;在第l个天线处,取互质采样参数Pl和Ql对接收信号进行两路采样;第一路采样点集合为第二路采样点集合为其中,集合和表示两路采样中采样点的相对位置,n’和m’表示采样点序号,T表示采样间隔;将两个采样点集合合并然后排序,即可得到第l个天线处的采样点集合其中,表示互质时间采样序列中采样点的相对位置; 步骤3:计算接收信号x的空时自相关矩阵Rxx; 其中,b=1,…,B,B表示信源的个数,σ2表示信源幅度的方差,表示空时导向矢量,和表示归一化的DOA和多普勒频率,“s”和“f”分别代表空域和时域,表示噪声的方差,I表示单位矩阵,·H表示共轭转置,表示求期望; 令其中,p=σ2I,vec·表示将矩阵矢量化,W的第b列为: 其中,·*表示共轭,Usl,l’,l=1,…,L表示矩阵Us的第l行第l’列的元素,Us表示空域导向矩阵,构成时域导向矩阵Uf,分别为: 和 其中,和分别表示空域和时域导向矢量,表示空域导向矢量中对应第l个天线的元素,表示第l个天线的时域导向矢量,为第l个天线的时域导向矢量; 步骤4:根据空域互质阵列和时域互质序列,得到空域和时域对应的差分集合为: 和 其中,l,l’=1,…,L,u1和u2为集合中任意两个元素,u1',l和u'2,l为集合中任意两个元素;空域和时域的连续集合为各自差分集合的最大连续中心部分,分别将和中的元素排序、合并以及去重,得到代表虚拟天线和虚拟采样点相对位置的集合和其中,i=1,…,L0,表示虚拟天线的个数,|·|表示集合中元素的个数;基于差分集合和连续集合,考虑两种基于不等时域参数的空时互质采样结构,第一种为基于差分集合的STCD_D,第二种为基于连续集合的STCD_C;接下来以STCD_D为例进行后续步骤的介绍,STCD_C操作步骤相同; 步骤5:构建虚拟时域和空域导向矢量,得到等效的接收信号模型; 在和中挑出虚拟的天线点和时间样本点,分别得到虚拟的空域和时域导向矢量 和 其中,表示第i个虚拟天线处的虚拟采样数量;虚拟空时导向矩阵W1的第b列表示为 其中,Vsi,i’,i,i’=1,…,L0表示Vs的第i行第i’列的元素,Vs表示虚拟的空域导向矩阵,构成虚拟的时域导向矩阵Vf,分别为 和 其中,由此,构建等效的信号模型为 其中,是一个只有第V+12个元素为1的矢量,表示自由度; 步骤6:用压缩感知技术联合估计DOA和多普勒频率; 基于压缩感知理论,构建超完备字典矩阵得到稀疏信号模型 其中,是一个包含了B个非零元素的稀疏矢量,接着建立如下优化问题 其中,ε为设定的阈值,使用CVX工具箱解决上述优化问题得到后,找出中B个最大的元素,这些元素在字典矩阵中对应位置处的DOA和频率即是最终的估计值; 步骤7:如果在天线数L和时域采样点总数R受限的情况下,建立空时域互质参数选取的优化问题为 其中,P=[P1,...,PL]T,Q=[Q1,...,QL]T,V为自由度,表示基于差分集合的STCD;上述优化问题很难求解,因此将其转化为如下的优化问题 其中,和为各个天线处进行相同互质采样时的时域互质参数,gcda,b=1表示返回a和b的最大公约数;求解转化后的优化问题得到DOA和频率。
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