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申请/专利权人：电子科技大学;电子科技大学长三角研究院(湖州)

摘要：本发明公开了一种基于一比特采样的交叉偶极子阵列DOA估计方法，属于阵列信号处理技术领域。本发明方法包括：布置交叉偶极子阵列，对于每个接收阵元，使用一比特ADC对接收数据进行量化；根据arcsinelaw利用一比特数据恢复出整个阵列的归一化协方差矩阵；再次利用arcsinelaw恢复出两个极化方向上的归一化协方差矩阵；再利用特征值分解获得归一化后的噪声能量；计算整个阵列的无噪声归一化协方差矩阵，以避免等效的非均匀噪声对特征值分解造成的影响。最后，利用子空间的旋转不变性，使用ESPRIT算法进行DOA估计。由于使用一比特量化，所以本发明具有硬件成本低、能量消耗低和数据传输和存储量低的优点。

主权项：1.一种基于一比特采样的交叉偶极子阵列DOA估计方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤S1，设置天线阵列：设置一个均匀线性阵列，所述均匀线性阵列的每个阵元为一对交叉偶极子，相邻阵元间距为d＝λ2，λ表示信号波长；定义K表示入射到所述均匀线性阵列的电磁信号数量，zt表示均匀线性阵列量化之前的观测数据，表示均匀线性阵列的一比特观测数据；并将x轴和y轴极子量化之前的观测数据记为xt和yt，一比特观测据记为和步骤S2，基于观测数据、一比特观测数据获取阵列的无噪声归一化协方差矩阵：计算观测数据xt和yt在快拍数为N的协方差矩阵Rx、Ry：Rx＝E{xtxHt}，Ry＝E{ytyHt}；计算观测数据zt在快拍数为N的协方差矩Rz：Rz＝E{ztzHt}；计算一比特观测数据和在快拍数为N的协方差矩阵和 计算一比特观测数据在快拍数为N的协方差矩阵其中，E{}表示数学期望，上标H表示矩阵的共轭；计算阵列的归一化协方差矩阵和分别表示取实部和虚部的操作；计算两个极化方向的归一化协方差矩阵计算归一化噪声能量：定义Qx和Qy分别是与Rx和Ry有相同对角元素的对角矩阵，且对角矩阵Qx的每个对角元素相等，记为对角矩阵Qy的每个对角元素也是相等的，记为定义表示噪声能量，并将归一化原始协方差矩阵和表示为： 其中，Ax和Ay分别表示x轴和y轴极子的阵列流形矩阵，Rs表示信源协方差矩阵，IL表示维度为L×L的单位矩阵；分别对归一化原始协方差矩阵和进行特征值分解，基于的前L-K个最小特征值得到归一化的噪声基于的前L-K个最小特征值得到归一化的噪声计算阵列的无噪声归一化协方差矩阵：定义Qz是与协方差矩Rz具有相同对角元素的对角矩阵，且Qz的维度为2L×2L，将阵列的归一化协方差矩阵表示为： 其中，Az表示阵列的阵列流形矩阵，根据公式计算阵列的无噪声归一化协方差矩阵其中，记为归一化阵列流形矩阵；步骤S3，进行DOA估计：对计算得到的进行特征值分解：其中，Ezs表示信号子空间，Ezn表示噪声子空间；分别取信号子空间Ezs的前2L-1与后2L-1列构成子矩阵Ezs1和Ezs2；对矩阵进行特征值分解，得到的K个特征值，记为μk，k＝1,…,K，其中，符号表示伪逆运算；基于第k个特征值μk计算第k个DOA估计值

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