CN111044969B - 一种信号到达角估计方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种信号到达角估计方法、装置及计算机可读存储介质，该方法包括：对非全向的阵列天线接收的多路信号执行预处理，得到接收相位序列；对接收相位序列执行相位补偿，获得多个候选到达角的每个候选到达角对应的补偿相位序列；根据每个候选到达角对应的补偿相位序列执行相位差分运算，获取每个候选到达角对应的相位差序列；根据每个候选到达角对应的相位差序列的绝对值并结合所述阵列天线的天线方向图进行加权求和，根据求和结果从多个候选到达角中估计信号到达角。利用上述方法，能够减小由于接收信号抖动而导致的估计误差。

Description

一种信号到达角估计方法、装置及计算机可读存储介质
技术领域
本发明属于信号处理领域，具体涉及一种信号到达角估计方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
信号到达角估计在阵列信号处理领域一直是研究的重要课题，在雷达、无线通信等领域都有着广泛应用，在传统的信号到达角估计算法中，常用的有MUSIC算法和ESPRIT算法，这类算法是将阵列接收数据的协方差矩阵分解为相互正交的信号子空间和噪声子空间，并利用信号和噪声子空间直接的关系来估计信号的到达角，由于利用上述两种传统算法进行到达角估计需要对协方差矩阵做特征值分解，因此所需的运算量较大。
此外，还可以根据天线排布确定不同入射角情况下对应于天线中各阵元的相位角，获取即理想情况的标准天线方向，再通过将实际接收信号与不同入射角的标准天线方向进行比较后估计到达角，这种方法虽然计算量小，但是容易由于接收信号抖动而导致较大的估计误差。
发明内容
针对上述现有技术中估计误差较大这一问题，提出了一种信号到达角估计方法、装置及计算机可读存储介质，利用这种方法和装置，能够减小上述估计误差。
本发明提供了以下方案。
一种信号到达角估计方法，包括：对非全向的阵列天线接收的多路信号执行预处理，得到接收相位序列；对接收相位序列执行相位补偿，获得多个候选到达角的每个候选到达角对应的补偿相位序列；根据每个候选到达角对应的补偿相位序列执行相位差分运算，获取每个候选到达角对应的相位差序列；根据每个候选到达角对应的相位差序列的绝对值并结合所述阵列天线的天线方向图进行加权求和，根据求和结果从多个候选到达角中估计信号到达角。
优选地，对接收相位序列执行相位补偿，还包括：确定每个候选到达角对应的部分阵元，使每个候选到达角处于部分阵元的主瓣方向内；根据每个候选到达角对应的部分阵元从接收相位序列中提取每个候选到达角对应的子序列；利用查找表获取每个候选到达角对应的子序列的补偿值序列，并执行相位补偿。
优选地，阵列天线为均匀圆阵天线，且方法还包括：利用循环移位法从接收相位序列中提取每个候选到达角对应的子序列。
优选地，方法还包括：对每个候选到达角对应的相位差序列中的每个相位差执行解卷绕。
优选地，方法还包括：预先计算每个候选到达角对应的理想相位序列，理想相位序列包括每个候选到达角对应的部分阵元的理想相位值；利用差分函数与cumsum函数将每个候选到达角对应的理想相位序列转化为补偿值序列，并存储在查找表中。
优选地，方法还包括：由阵元位置信息、信号波长、以及每个候选到达角而确定每个候选到达角对应的部分阵元的理想相位值。
第二方面，提供一种信号到达角估计装置，包括：预处理模块，用于对非全向的阵列天线接收的多路信号执行预处理，得到接收相位序列；相位补偿模块，用于对接收相位序列执行相位补偿，获得多个候选到达角的每个候选到达角对应的补偿相位序列；相位差模块，用于根据每个候选到达角对应的补偿相位序列执行相位差分运算，获取每个候选到达角对应的相位差序列；到达角估计模块，用于根据每个候选到达角对应的相位差序列的绝对值并结合所述阵列天线的天线方向图进行加权求和，根据求和结果从多个候选到达角中估计信号到达角。
优选地，相位补偿模块还用于：确定每个候选到达角对应的部分阵元，使每个候选到达角处于部分阵元的主瓣方向内；根据每个候选到达角对应的部分阵元从接收相位序列中提取每个候选到达角对应的子序列；利用查找表获取每个候选到达角对应的子序列的补偿值序列，并执行相位补偿。
优选地，阵列天线为均匀圆阵天线，且装置还包括循环移动模块，用于：利用循环移位法从接收相位序列中提取每个候选到达角对应的子序列。
优选地，还包括：解卷绕模块，用于对每个候选到达角对应的相位差序列中的每个相位差执行解卷绕。
优选地，装置还包括查找表构建模块，用于：预先计算每个候选到达角对应的理想相位序列，理想相位序列包括每个候选到达角对应的部分阵元的理想相位值；利用差分函数与cumsum函数将每个候选到达角对应的理想相位序列转化为补偿值序列，并存储在查找表中。
优选地，由阵元位置信息、信号波长、以及每个候选到达角而确定每个候选到达角对应的部分阵元的理想相位值。
第三方面，提供一种信号到达角估计装置，包括：一个或者多个多核处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或者多个多核处理器执行时，使得一个或多个多核处理器实现：对非全向的阵列天线接收的多路信号执行预处理，得到接收相位序列；对接收相位序列执行相位补偿，获得多个候选到达角的每个候选到达角对应的补偿相位序列；根据每个候选到达角对应的补偿相位序列执行相位差分运算，获取每个候选到达角对应的相位差序列；根据每个候选到达角对应的相位差序列的绝对值并结合所述阵列天线的天线方向图进行加权求和，根据求和结果从多个候选到达角中估计信号到达角。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有程序，当程序被多核处理器执行时，使得所述多核处理器执行如上第一方面的方法。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本实施例通过利用上述技术方案，减小了由于接收信号中的微小抖动引起估计误差的问题。
应当理解，上述说明仅是本发明技术方案的概述，以便能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施。为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举说明本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文的示例性实施例的详细描述，本领域普通技术人员将明白本文所述的有点和益处以及其他优点和益处。附图仅用于示出示例性实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的标号表示相同的部件。在附图中：
图1为根据本发明一实施例的信号到达角估计方法的流程示意图；
图2为根据本发明实施例的均匀圆阵天线的示意图；
图3为根据本发明一实施例的信号到达角估计装置的结构示意图；
图4为根据本发明另一实施例的信号到达角估计装置的结构示意图；
图5为根据本发明一实施例的一种计算机可读存储介质的示意图。
在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在本发明中，应理解，诸如“包括”或“具有”等术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不旨在排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在的可能性。
另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1示出了一种信号到达角估计方法的流程示意图，如图1所示，方法100包括以下步骤：
步骤101：对非全向的阵列天线接收的多路信号执行预处理，得到接收相位序列；
具体地，阵列天线是由至少2个位于不同位置的阵元所组成的，上述多路信号分别对应于阵列天线的多个阵元。上述预处理的目的在于将接收到的信号转换到相位域。可选地，阵列天线中的多个阵元可以按照任意阵列排列方式进行组合，包括但不限于均匀线阵、非均匀线阵以及圆阵等。进一步地，本申请实施例以均匀圆阵天线为例进行说明，但是不限于于此。
举例来说，图2示出了一个示例性的均匀圆阵天线，其包括均匀分布的八个阵元RFn＝[RF1，RF2，...，RF8]，其中,n＝1,...,8。进一步地，由该阵列天线接收来波信号而形成接收相位序列[an,n＝1,...,8]，应理解，该an是指阵列RFn的接收信号的相位域表示形式。可选地，可以利用在模数转换器(analog to digital converter，简称ADC)与angle函数将各个阵元接收的模拟信号转换到相位域。
步骤102：对接收相位序列执行相位补偿，获得多个候选到达角的每个候选到达角对应的补偿相位序列；
具体地，可以根据可能的信号到达角度范围，预先设置多个候选到达角，针对上述多个候选到达角中的任一个候选到达角，预先计算当信号从该候选到达角射入阵列天线时对应于每个阵元的相位补偿值，并存储在查找表中。进一步地，可以通过查找表获取对应于每个候选到达角的补偿值序列，进而对接收相位序列执行基于每个候选到达角的相位补偿。
举例来说，基于图2所示出的均匀圆阵天线，可以将可能的角度空间分为360×90份，其中，可以基于阵列天线所在平面设立xy平面，并预设候选到达角(i，j)，其中，i用于指示候选到达角在xy平面的平面角，取值为0,1，…,359，其中，j用于指示候选到达角相对于xy平面的角度，取值为0,1，…，89。并基于每个候选到达角(i，j)预先计算出对应于每个阵元的相位补偿值
Figure BDA0002299985630000051
其中,n＝1,...,8,并形成对应于每个候选到达角(i，j)的补偿值序列
Figure BDA0002299985630000052
Figure BDA0002299985630000053
并存储在LUT查找表中。
进一步地，在实际估计信号到达角时，搜索整个角度空间并基于每个候选到达角(i，j)所对应的补偿值序列
Figure BDA0002299985630000054
对接收信号[a1，a2，...，a8]执行相位补偿，得到对应于每个候选到达角(i，j)的补偿相位序列[bn,n＝1,...,8],其中，
Figure BDA0002299985630000055
步骤103：根据每个候选到达角对应的补偿相位序列执行相位差分运算，获取每个候选到达角对应的相位差序列；
具体地，上述相位差分运算为一阶差分运算。目的在于获取补偿相位序列中相邻相位值之差值。例如，可以采用差分函数来执行相位差分运算，获得上述对应于每个候选到达角(i，j)的补偿相位序列[b1，b2，...，b8]的相位差序列为：Diff(i，j)＝[b2－b1，b3－b2...，b8－b7]。
步骤104：根据每个候选到达角对应的相位差序列的绝对值并结合所述阵列天线的天线方向图进行加权求和，根据求和结果从多个候选到达角中估计信号到达角。
其中天线方向图是事先在实验室测定的天线在不同方向的辐射强度表。可以理解，在理想情况下，在多个候选到达角之中，与实际信号到达角越相近的候选到达角所对应的补偿相位序列中的各相位值的相似度越高，也即加权求和结果越小。反推可知，可以通过每个候选到达角对应的补偿相位序列的相位差序列的加权求和结果估计与实际信号到达角最相近的候选到达角作为信号到达角。
举例来说，基于相位差序列Diff(i，j)＝[b2－b1，b3－b2...，b8－b7]，利用如下公式计算得到对应于每个候选到达角(i，j)的加权求和结果：deltaphi(i，j)＝sum(w*abs(Diff((i，j))))，其中w由事先在实验室测定的天线在不同方向的辐射强度表而确定。进一步地，基于对应于全部候选到达角的每个候选到达角(i，j)的绝对值加权累加值delta_phi(i，j)执行大小比较，寻找使delta_phi(i，j)最小的候选到达角作为信号到达角。利用上述技术方案，通过对接收到的真实信号进行相位补偿，并在相位补偿后，计算各阵元与相邻阵元之间的相位差分值，并基于相位差分值而进行到达角估计，减小了由于接收信号中的微小抖动引起估计误差的问题。
基于图1的信号到达角估计方法，本申请的一些实施例还提供了该信号到达角估计方法的一些具体实施方案，以及扩展方案，下面进行说明。
在一实施例中，为了进一步避免由于天线方向性而导致的估计误差，步骤102中的对接收相位序列执行相位补偿，还可以包括：确定每个候选到达角对应的部分阵元，使每个候选到达角处于部分阵元的主瓣方向内；根据每个候选到达角对应的部分阵元从接收相位序列中提取每个候选到达角对应的子序列；利用查找表获取每个候选到达角对应的子序列的补偿值序列，并执行相位补偿。
举例来说，假设上述候选到达角(i，j)处于阵列天线[RF1，RF2，...，RF8]中的RF1、RF5、RF6、RF7、RF8阵元主瓣方向中，可以利用查找表获取对应的补偿值序列
Figure BDA0002299985630000071
该补偿值序列中只包含部分阵元的相位补偿值，接下来，从接收相位序列提取对应于部分阵元的子序列[a1,a5,a6,a7,a8]；根据补偿值序列对目标接收相位序列执行相位补偿，得到补偿相位序列[b1,b5,b6,b7,b8]，当实际信号到达角与所选择的候选到达角越接近，上述b1,b5,b6,b7,b8也就越接近，进而可以采用差分运算、绝对值加权累加运算计算每个候选到达角(i，j)对应的delta_phi_1(i，j)，最后确定具有最小绝对值加权累加值的候选到达角作为信号到达角。
对于非全向天线来说，天线对于主瓣方向的信号增益远强于非主瓣方向，这样会倾向于认为信号来自主瓣方向，而不是真实方向，进而造成较大的估计误差。本实施例中不采用天线阵列的全部阵元执行到达角估计，而只使用天线阵列中的部分阵元执行估计计算，能够避免由于天线方向性而导致的误差。
在一实施例中，上述阵列天线优选为均匀圆阵天线，由于均匀圆阵天线的主瓣特性，本实施例中对应于每个候选到达角的部分阵元彼此相邻。
举例来说，针对候选到达角(i1，j)，根据阵元主瓣方向，所利用的部分阵元可以是RF1、RF2、RF3、RF4、RF5，可以表示为[1,1,1,1,1,0,0,0]，其中，1表示利用，0表示未利用。可以理解，当候选到达角在xy平面上呈现顺时针旋转时，根据阵元主瓣方向而确定对应的部分阵元也相应地顺时针旋转，因此可以预设部分阵元的个数为5个，并根据候选到达角进行循环移位，针对候选到达角(i2，j)，所利用的部分阵元可以表示为[0,1,1,1,1,1,0,0]，也即RF2、RF3、RF4、RF5、RF6。
进一步地，该方法100还包括：利用循环移位方法从接收相位序列中提取每个候选到达角对应的子序列。
举例来说，对于接收相位序列[a1，a2，a3，a4，a5，a6，a7，a8]，可以利用循环移位方法从接收相位序列中提取对应于候选到达角(i1，j)的子序列[a1，a2，a3，a4，a5]，以及对应于候选到达角(i2，j)的子序列[a2，a3，a4，a5，a6]，并依次类推。使得利用的部分阵元在真实空间中相邻，且可以直接根据移位值确定利用的阵元。
在一实施例中，步骤103还可以包括：对每个候选到达角对应的相位差序列中的每个相位差执行解卷绕。从而使每个相位差在pi处不发生跳变，从而反应出真实的相位变化。
在一实施例中，在上述步骤101-104之前，方法100还可以包括：
(一)预先计算每个候选到达角对应的理想相位序列，理想相位序列包括每个候选到达角对应的部分阵元的理想相位值；
在一实施例中，可以由阵元位置信息、信号波长、以及每个候选到达角而确定每个候选到达角对应的部分阵元的理想相位值。
举例来说，基于图2所示出的均匀圆阵天线，可以基于阵列天线所在平面设立xy平面，并预设候选到达角(i，j)，并根据各阵元位置确定各阵元的角度值γn，进而，可以根据以下公式计算每个阵元对应于每个候选到达角的理想相位值cn(i，j)，：
cn(i，j)＝unwrap(2πR/λ×cos((i-γn))×cosj))，n＝1，...,8,
其中unwrap函数用于执行解卷绕，R：天线半径；λ：波长；n：阵元序号；
γn：各阵元的角度值，γ1～γ8的取值为[0,44,89，…,359])；
i：候选到达角在xy平面的平面角，取值为[0:359](其中，0为起始值，359为终止值，间隔值为1，也即[0,1，…,359])；
j：候选到达角相对于xy平面的角度，取值为[0:89](其中，0为起始值，89为终止值，间隔值为1，也即[0,1，…，89])。
进一步地，可以利用循环移位法确定每个候选到达角对应的理想相位序列。举例来说，对于上述候选到达角(i2，j)，其包含全部阵元的理想相位值的序列形成为：[cn(i2，j),n＝1，...,8]，并且基于上述循环移位规则，确定其对应的部分阵元为[0,1,1,1,1,1,0,0]，因此可以获取候选到达角(i2，j)对应的理想相位序列为：[c2(i2，j)，c3(i2，j)，c4(i2，j)，c5(i2，j)，c6(i2，j)]。
(二)利用差分函数与cumsum函数将每个候选到达角对应的理想相位序列转化为补偿值序列，并存储在查找表中。
举例来说，基于上述候选到达角(i2，j)对应的理想相位序列：
[c2(i2，j)，c3(i2，j)，c4(i2，j)，c5(i2，j)，c6(i2，j)]；
利用差分函数执行差分运算，获取差分序列d(i2，j)：
d(i2，j)＝[c3(i2，j)-c2(i2，j)，...，c6(i2，j)-c5(i2，j)]。
利用cumsum函数得到上述候选到达角(i2，j)对应的补偿值序列：
LUT(i2，j)＝[0,cumsum(d(i2，j))]。
基于上述的信号到达角估计方法，本申请实施例还提供了一种信号到达角估计装置，用于执行图1所示出的方法，图3为根据本申请一实施例的信号到达角估计装置30的结构示意图，如图3所示，包括：
预处理模块31，用于对非全向的阵列天线接收的多路信号执行预处理，得到接收相位序列；
相位补偿模块32，用于对接收相位序列执行相位补偿，获得多个候选到达角的每个候选到达角对应的补偿相位序列；
相位差模块33，用于根据每个候选到达角对应的补偿相位序列执行相位差分运算，获取每个候选到达角对应的相位差序列；
到达角估计模块34，用于根据每个候选到达角对应的相位差序列的绝对值并结合所述阵列天线的天线方向图进行加权求和，根据求和结果从多个候选到达角中估计信号到达角。
在一实施例中，相位补偿模块32还用于：确定每个候选到达角对应的部分阵元，使每个候选到达角处于部分阵元的主瓣方向内；根据每个候选到达角对应的部分阵元从接收相位序列中提取每个候选到达角对应的子序列；利用查找表获取每个候选到达角对应的子序列的补偿值序列，并执行相位补偿。
在一实施例中，阵列天线为均匀圆阵天线，且装置30还包括循环移动模块，用于：利用循环移位法从接收相位序列中提取每个候选到达角对应的子序列。
在一实施例中，还包括：解卷绕模块，用于对每个候选到达角对应的相位差序列中的每个相位差执行解卷绕。
在一实施例中，装置还包括查找表构建模块，用于：预先计算每个候选到达角对应的理想相位序列，理想相位序列包括每个候选到达角对应的部分阵元的理想相位值；利用差分函数与cumsum函数将每个候选到达角对应的理想相位序列转化为补偿值序列，并存储在查找表中。
在一实施例中，由阵元位置信息、信号波长、以及每个候选到达角而确定每个候选到达角对应的部分阵元的理想相位值。
需要说明的是，本申请实施例中的信号到达角估计装置可以实现前述信号到达角估计方法的实施例的各个过程，并达到相同的效果和功能，这里不再赘述。
所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为设备、方法或计算机可读存储介质。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“设备”。
在一些可能的实施方式中，本实施例的信号到达角估计装置可以至少包括一个或多个处理器、以及至少一个存储器。其中，存储器存储有程序，当程序被处理器执行时，使得处理器执行如图1所示的步骤：
步骤101：对非全向的阵列天线接收的多路信号执行预处理，得到接收相位序列；
步骤102：对接收相位序列执行相位补偿，获得多个候选到达角的每个候选到达角对应的补偿相位序列；
步骤103：根据每个候选到达角对应的补偿相位序列执行相位差分运算，获取每个候选到达角对应的相位差序列；
步骤104：根据每个候选到达角对应的相位差序列的绝对值并结合所述阵列天线的天线方向图进行加权求和，根据求和结果从多个候选到达角中估计信号到达角。
下面参照图4来描述根据本发明的这种实施方式的信号到达角估计装置4。图4显示的装置4仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，装置4可以以通用计算设备的形式表现，包括但不限于：至少一个处理器10、至少一个存储器20、连接不同设备组件的总线60。
总线60包括数据总线、地址总线和控制总线。
存储器20可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)21和/或高速缓存存储器22，还可以进一步包括只读存储器(ROM)23。
存储器20还可以包括程序模块24，这样的程序模块24包括但不限于：操作设备、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
装置4还可以与一个或多个外部设备2(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，也可与一个或者多个其他设备进行通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口40进行，并在显示单元30上进行显示。并且，装置4还可以通过网络适配器50与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器50通过总线60与装置4中的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，但可以结合装置4使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID设备、磁带驱动器以及数据备份存储设备等。
图5示出了一种计算机可读存储介质，用于执行如上所述的方法。
在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种计算机可读存储介质的形式，其包括程序代码，当所述程序代码在被处理器执行时，所述程序代码用于使所述处理器执行上面描述的方法。
上面描述的方法包括了上面的附图中示出和未示出的多个操作和步骤，这里将不再赘述。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的设备、设备或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
如图5所示，描述了根据本发明的实施方式的计算机可读存储介质50，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的计算机可读存储介质不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行设备、设备或者器件使用或者与其结合使用。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (14)

1.一种信号到达角估计方法，其特征在于，包括：
对非全向的阵列天线接收的多路信号执行预处理，得到接收相位序列；
对所述接收相位序列执行相位补偿，获得多个候选到达角中每个候选到达角对应的补偿相位序列；
根据所述每个候选到达角对应的补偿相位序列执行相位差分运算，获取所述每个候选到达角对应的相位差序列；
根据所述每个候选到达角对应的相位差序列的绝对值并结合所述阵列天线的天线方向图进行加权求和，根据求和结果从所述多个候选到达角中估计信号到达角；
其中，利用如下公式计算得到对应于每个候选到达角(i，j)的所述求和结果delta_phi(i，j)＝sum(w*abs(Diff(i，j)))，其中，Diff(i，j)为所述相位差序列，所述w根据所述天线阵列在不同方向的辐射强度确定；以及，寻找使所述求和结果最小的候选到达角作为所述信号到达角。
2.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，对所述接收相位序列执行相位补偿，还包括：
确定所述每个候选到达角对应的部分阵元，使所述每个候选到达角处于所述部分阵元的主瓣方向内；
根据所述每个候选到达角对应的部分阵元从所述接收相位序列中提取所述每个候选到达角对应的子序列；
利用查找表获取所述每个候选到达角对应的子序列的补偿值序列，并执行相位补偿。
3.如权利要求2所述的估计方法，其特征在于，所述阵列天线为均匀圆阵天线，且所述方法还包括：
利用循环移位法从所述接收相位序列中提取所述每个候选到达角对应的子序列。
4.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，还包括：
对所述每个候选到达角对应的相位差序列中的每个相位差执行解卷绕。
5.如权利要求2所述的估计方法，其特征在于，所述方法还包括：
预先计算所述每个候选到达角对应的理想相位序列，所述理想相位序列包括所述每个候选到达角对应的部分阵元的理想相位值；
利用差分函数与cumsum函数将所述每个候选到达角对应的理想相位序列转化为所述补偿值序列，并存储在所述查找表中。
6.如权利要求5所述的估计方法，其特征在于，由阵元位置信息、信号波长、以及所述每个候选到达角而确定所述每个候选到达角对应的部分阵元的理想相位值。
7.一种信号到达角估计装置，其特征在于，包括：
预处理模块，用于对非全向的阵列天线接收的多路信号执行预处理，得到接收相位序列；
相位补偿模块，用于对所述接收相位序列执行相位补偿，获得多个候选到达角的每个候选到达角对应的补偿相位序列；
相位差模块，用于根据所述每个候选到达角对应的补偿相位序列执行相位差分运算，获取所述每个候选到达角对应的相位差序列；
到达角估计模块，用于根据所述每个候选到达角对应的相位差序列的绝对值并结合所述阵列天线的天线方向图进行加权求和，根据求和结果从所述多个候选到达角中估计信号到达角；
其中，所述到达角估计模块利用如下公式计算得到对应于每个候选到达角(i，j)的所述求和结果delta_phi(i，j)＝sum(w*abs(Diff(i，j)))，其中，Diff(i，j)为所述相位差序列，所述w根据所述天线阵列在不同方向的辐射强度确定；以及，寻找使所述求和结果最小的候选到达角作为所述信号到达角。
8.如权利要求7所述的估计装置，其特征在于，所述相位补偿模块还用于：
确定所述每个候选到达角对应的部分阵元，使所述每个候选到达角处于所述部分阵元的主瓣方向内；
根据所述每个候选到达角对应的部分阵元从所述接收相位序列中提取所述每个候选到达角对应的子序列；
利用查找表获取所述每个候选到达角对应的子序列的补偿值序列，并执行相位补偿。
9.如权利要求8所述的估计装置，其特征在于，所述阵列天线为均匀圆阵天线，且所述装置还包括循环移动模块，用于：
利用循环移位法从所述接收相位序列中提取所述每个候选到达角对应的子序列。
10.如权利要求7所述的估计装置，其特征在于，还包括：
解卷绕模块，用于对所述每个候选到达角对应的相位差序列中的每个相位差执行解卷绕。
11.如权利要求8所述的估计装置，其特征在于，所述装置还包括查找表构建模块，用于：
预先计算所述每个候选到达角对应的理想相位序列，所述理想相位序列包括所述每个候选到达角对应的部分阵元的理想相位值；
利用差分函数与cumsum函数将所述每个候选到达角对应的理想相位序列转化为补偿值序列，并存储在所述查找表中。
12.如权利要求11所述的估计装置，其特征在于，由阵元位置信息、信号波长、以及所述每个候选到达角而确定所述每个候选到达角对应的部分阵元的理想相位值。
13.一种信号到达角估计装置，其特征在于，包括：
一个或者多个多核处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或者多个多核处理器执行时，使得所述一个或多个多核处理器实现：
对非全向的阵列天线接收的多路信号执行预处理，得到接收相位序列；
对所述接收相位序列执行相位补偿，获得多个候选到达角的每个候选到达角对应的补偿相位序列；
根据所述每个候选到达角对应的补偿相位序列执行相位差分运算，获取所述每个候选到达角对应的相位差序列；
根据所述每个候选到达角对应的相位差序列的绝对值并结合所述阵列天线的天线方向图进行加权求和，根据求和结果从所述多个候选到达角中估计信号到达角；
其中，利用如下公式计算得到对应于每个候选到达角(i，j)的所述求和结果delta_phi(i，j)＝sum(w*abs(Diff(i，j)))，其中，Diff(i，j)为所述相位差序列，所述w根据所述天线阵列在不同方向的辐射强度确定；以及，寻找使所述求和结果最小的候选到达角作为所述信号到达角。
14.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序，当所述程序被多核处理器执行时，使得所述多核处理器执行如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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