CN111142061B - 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：对均匀圆阵天线接收的多路信号执行预处理，得到信号相位序列；确定该均匀圆阵天线对应于多个预设到达角的多个理想相位序列，其中根据相对于均匀圆阵天线的M个预设水平方向角和N个预设俯仰角确定M×N个该预设到达角，M、N为正整数；根据该信号相位序列的差分绝对值和，以及每个预设俯仰角对应的多个理想相位序列的差分绝对值和的均值，确定俯仰角范围；根据该俯仰角范围从该多个预设到达角中确定多个候选到达角，根据该信号相位序列和该多个候选到达角的理想相位序列估计信号到达角。利用上述方法，能够减小计算复杂度并大幅降低计算量。

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，这种方法需要对很多入射角的标准天线方向进行逐一比较，计算较为复杂且计算量较大。
发明内容
针对上述现有技术中计算较为复杂且计算量较大这一问题，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。
第一方面，提供一种信号到达角估计方法，包括：对均匀圆阵天线接收的多路信号执行预处理，得到信号相位序列；确定该均匀圆阵天线对应于多个预设到达角的多个理想相位序列，其中根据相对于均匀圆阵天线的M个预设水平方向角和N个预设俯仰角确定M×N个该预设到达角，M、N为正整数；根据该信号相位序列的差分绝对值和，以及每个预设俯仰角对应的多个理想相位序列的差分绝对值和的均值，确定俯仰角范围；根据该俯仰角范围从该多个预设到达角中确定多个候选到达角，根据该信号相位序列和该多个候选到达角的理想相位序列估计信号到达角。
在一种可能的实施方式中，该方法还包括：依据阵元位置信息、信号波长、预设水平方向角和预设俯仰角，确定该均匀圆阵天线中每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值；依据该每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，确定该均匀圆阵天线对应于该每个预设到达角的该理想相位序列。
在一种可能的实施方式中，该方法还包括：预先在查找表中存储该每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值；通过查表法确定该均匀圆阵天线对应于每个预设到达角的每个理想相位序列。
在一种可能的实施方式中，该方法还包括：预先在查找表中存储该每个阵元对应于每个预设水平方向角的理想值，该理想值依据阵元位置信息、信号波长、预设水平方向角确定；利用查表法获取该理想值，依据该理想值和预设俯仰角确定该每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，并依据该每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值确定该均匀圆阵天线对应于该每个预设到达角的该理想相位序列。
在一种可能的实施方式中，该方法还包括：预先在查找表中存储该每个阵元对应于第一分区中每个预设水平方向角的理想相位值，该第一分区由该均匀圆阵天线的阵元间隔角度确定；利用查表法获取该均匀圆阵天线对应于该第一分区中每个预设到达角的每个理想相位序列；依据该每个理想相位序列进行基于阵元的圆周移位，确定该均匀圆阵天线对应于其他分区中每个预设到达角的理想相位序列。
在一种可能的实施方式中，该方法还包括：预先确定该预设俯仰角的全局角度范围，利用该全局角度范围的余弦值进行线性分区，从而确定该N个预设俯仰角。
第二方面，通过一种信号到达角估计装置，包括：接收单元，用于对均匀圆阵天线接收的多路信号执行预处理，得到信号相位序列；预设单元，用于确定该均匀圆阵天线对应于多个预设到达角的多个理想相位序列，其中根据相对于均匀圆阵天线的M个预设水平方向角和N个预设俯仰角确定M×N个该预设到达角，M、N为正整数；第一确定单元，用于根据该信号相位序列的差分绝对值和，以及每个预设俯仰角对应的多个理想相位序列的差分绝对值和的均值，确定俯仰角范围；第二确定单元，用于根据该俯仰角范围从该多个预设到达角中确定多个候选到达角，根据该信号相位序列和该多个候选到达角的理想相位序列估计信号到达角。
在一种可能的实施方式中，该预设单元还用于：依据阵元位置信息、信号波长、预设水平方向角和预设俯仰角，确定该均匀圆阵天线中每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值；依据该每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，确定该均匀圆阵天线对应于该每个预设到达角的该理想相位序列。
在一种可能的实施方式中，该预设单元还包括查找表单元，用于：预先在查找表中存储该每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值；通过查表法确定该均匀圆阵天线对应于每个预设到达角的每个理想相位序列。
在一种可能的实施方式中，该预设单元还包括查找表单元，用于：预先在查找表中存储该每个阵元对应于每个预设水平方向角的理想值，该理想值依据阵元位置信息、信号波长、预设水平方向角确定；利用查表法获取该理想值，依据该理想值和预设俯仰角确定该每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，并依据该每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值确定该均匀圆阵天线对应于该每个预设到达角的该理想相位序列。
在一种可能的实施方式中，该预设单元还包括查找表单元，用于：预先在查找表中存储该每个阵元对应于第一分区中每个预设水平方向角的理想相位值，该第一分区由该均匀圆阵天线的阵元间隔角度确定；利用查表法获取该均匀圆阵天线对应于该第一分区中每个预设到达角的每个理想相位序列；依据该每个理想相位序列进行基于阵元的圆周移位，确定该均匀圆阵天线对应于其他分区中每个预设到达角的理想相位序列。
在一种可能的实施方式中，该预设单元还用于：预先确定该预设俯仰角的全局角度范围，利用该全局角度范围的余弦值进行线性分区，从而确定该N个预设俯仰角。
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；当该一个或多个程序被该一个或者多个多核处理器执行时，使得该一个或多个多核处理器实现：对均匀圆阵天线接收的多路信号执行预处理，得到信号相位序列；确定该均匀圆阵天线对应于多个预设到达角的多个理想相位序列，其中根据相对于均匀圆阵天线的M个预设水平方向角和N个预设俯仰角确定M×N个该预设到达角，M、N为正整数；根据该信号相位序列的差分绝对值和，以及每个预设俯仰角对应的多个理想相位序列的差分绝对值和的均值，确定俯仰角范围；根据该俯仰角范围从该多个预设到达角中确定多个候选到达角，根据该信号相位序列和该多个候选到达角的理想相位序列估计信号到达角。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有程序，当该程序被多核处理器执行时，使得该多核处理器执行如第一方面的方法。
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，通过根据信号相位序列的差分绝对值先确定信号到达角的俯仰角范围，再根据俯仰角范围确定多个候选到达角，缩小了搜索范围，减小了计算复杂度并大幅降低了计算量。
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，以下特举例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优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：对均匀圆阵天线接收的多路信号执行预处理，得到信号相位序列。
具体地，均匀圆阵天线包括呈圆阵分布的多个阵元。例如，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，其中n＝1，…，8，本实施例对阵元数量不作具体限定。由每个阵元RFn接收来波信号从而获得多路信号，对多路信号进行预处理包括将接收到的每路信号转换到相位域的操作。例如，如图2所示，对RFn接收的来波信号进行预处理而形成信号相位序列[Recvn，n＝1，...，8]。应理解，该Recvn是指接收信号的相位域表示形式。可选地，可以利用模数转换器(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：确定所述均匀圆阵天线对应于多个预设到达角的多个理想相位序列；
其中，多个预设到达角是根据相对于均匀圆阵天线的M个预设水平方向角和N个预设俯仰角确定的M乘以N个所述预设到达角，M、N为正整数。例如，基于图2所示出的均匀圆阵天线，在均匀圆阵天线所在平面设立xy平面，并在预设水平方向角的全局角度范围，比如[0°，359°]中均匀设置相对于均匀圆阵天线的M个水平方向角，包括：α＝0°，α＝1°，...，α＝359°，其分别用于指示多个预设到达角在xy平面的预设水平方向角；在预设俯仰角的全局角度范围，比如[0°，89°]中均匀设置N个预设俯仰角，包括：θ＝0°，θ＝1°，...，θ＝89°其分别用于指示预设到达角在相对于xy平面的俯仰角。进一步，可以由每个预设水平方向角和每个预设俯仰角组合为预设到达角(α，θ)，进而可以得到360×90个预设到达角，将可能的信号入射角度空间分为360×90份。
在一些可能的实施方式中，步骤102还可以包括：依据阵元位置信息、信号波长、预设水平方向角和预设俯仰角，确定所述均匀圆阵天线中每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值；依据所述每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，确定所述均匀圆阵天线对应于所述每个预设到达角的所述理想相位序列。
具体地，每个理想相位序列包括均匀圆阵天线中每个阵元针对某一预设到达角的理想相位值。例如，基于图2所示出的均匀圆阵天线，可以根据各阵元位置在构建的xy平面上确定各阵元的角度值γn，进一步可以根据以下公式计算每个阵元相对于每个预设到达角(α，θ)的理想相位值：
cn(α，θ)＝unwrap(2πR/λ×cos(α-γn)×cosθ)
其中unwrap函数用于执行解卷绕，用于使每个相位在π处不发生跳变，从而反应出真实的相位变化。R为天线半径；λ为信号波长；n为阵元序号；γn为各阵元的角度值，γ1～γ8的取值可以为0，44，89，…，359；α为预设水平方向角，取值为α＝0°，1°，...，359°；θ为预设俯仰角，取值为θ＝0°，1°，...，89°。
进一步，依据均匀圆阵天线中每个阵元RFn对应于每个预设到达角(α，θ)的理想相位值cn(α，θ)，确定均匀圆阵天线相对于每个预设到达角(α，θ)的理想相位序列为：[cn(α，θ)，n＝1，2，...，8]。
在一种可能的实施方式中，在步骤102之前，还可以包括：预先确定预设俯仰角的全局角度范围，利用所述全局角度范围的余弦值进行线性分区，从而确定所述N个预设俯仰角。
举例来说，如图2所示，预设俯仰角的全局角度范围比如为[0°，89°]，由此可知全全局角度范围的余弦值对应取值为(0，1]，进一步可以对余弦值的取值范围(0，1]进行线性分区以得到N个分区，并按照每个分区确定对应的俯仰角从而得到N个预设俯仰角。可以理解，俯仰角与余弦值并非线性关系，本实施方式采用余弦值进行线性分区从而确定N个预设俯仰角的方案，区分度更合理。
步骤103：根据所述信号相位序列的差分绝对值和，以及每个预设俯仰角对应的M个理想相位序列的差分绝对值和的均值，确定俯仰角范围；
具体地，确定信号相位序列的差分绝对值和DRecv，确定每个预设俯仰角θ对应的M个理想相位序列的差分绝对值和的均值Dθ，得到N个Dθ。进一步地，基于信号相位序列的差分绝对值和DRecv以及N个预设俯仰角分别对应的Dθ进行比较，确定最接近的预设俯仰角。根据所确定的最接近的俯仰角确定信号到达角的俯仰角范围。可选地，上述确定的信号到达角的俯仰角范围可以具有适当裕度。比如，若计算得到最接近的预设俯仰角θ＝45°，适当裕度可以为±4°，可以确定信号到达角的俯仰角范围为θ＝[41°，49°]。
如图2所示，确定所述信号相位序列的差分绝对值和DRecv，可以包括：首先，可以对信号相位序列[Recvn，n＝1，...，8]进行差分运算，例如一阶差分运算，得到差分序列：[(Recvn+1-Recvn)，n＝1，...，7]，进一步，可以对该差分序列进行绝对值累加运算，得到信号相位序列的差分绝对值和：
Figure GDA0003534191400000071
Figure GDA0003534191400000072
值得注意的是，在计算差分绝对值和的过程中，针对每个差分值(Recvn+1-Recvn)需要执行一次解卷绕操作，使每个差分值均处于[-π，π]的区间内。确定每个预设俯仰角对应的M个理想相位序列的差分绝对值和的均值Dθ，可以包括：首先可以在预设俯仰角θ的取值θ＝0°，1°，...，89°内固定某个角度，比如θ＝45°，其对应的M个预设到达角可以是：(α，45°)，其中，α＝0°，1°，…，359°。由于已经预先计算出每个预设到达角(α，θ)对应的理想相位序列[cn(α，θ)，n＝1，2，...，8]，因此可以分别获得该M个预设到达角对应的M个理想相位序列：[cn(α，45°)，n＝1，2，...，8]。进一步，可以对每个理想相位序列进行差分运算，例如一阶差分运算，进而可以得到M个差分序列，例如：[cn+1(α，45°)-cn(α，45°)，n＝1，...，7]，其中，α＝0°，1°，…，359°。进一步，对M个差分序列中的每个差分值进行解卷绕操作，并对执行解卷绕操作之后的每个差分序列进行绝对值累加运算，得到M个差分绝对值和，例如：
Figure GDA0003534191400000081
进一步可以对M个差分绝对值和进行求均值运算，得到该预设俯仰角θ＝45°对应的M个理想相位序列的差分绝对值和的均值，例如：
Figure GDA0003534191400000082
依次类推，可以得到每个预设俯仰角θ对应的M个理想相位序列的差分绝对值和的均值Dθ。
步骤104：根据所述俯仰角范围从所述多个预设到达角中确定多个候选到达角，根据所述信号相位序列和所述多个候选到达角的理想相位序列估计信号到达角。
具体地，根据确定的俯仰角范围确定多个候选到达角(α，θ′)，其中θ′的取值范围缩小为步骤103中确定的俯仰角范围，可以理解，在理想情况下，在多个候选到达角之中，与真实的信号到达角越相近的候选到达角所对应的理想相位序列与实际的接收信号相位的相似度越高，反推可知，可以通过每个候选到达角的理想相位序列与接收信号相位进行相似度比较，估计相似度最高的候选到达角作为信号到达角。
例如，可以利用如下公式计算每个候选到达角的理想相位序列与接收信号相位的相似度：
Figure GDA0003534191400000083
其中，mean函数用于计算均值。本实施例中，寻找使S(α，θ′)最小的候选到达角作为信号到达角。
本实施例通过利用上述技术方案，通过根据信号相位序列的差分绝对值先确定信号到达角的俯仰角范围，再根据俯仰角范围确定多个候选到达角，缩小了搜索范围，减小了计算复杂度并大幅降低了计算量。
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。
在一些可能的实施方式中，在步骤102中，还包括：预先在查找表中存储所述每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值；通过查表法确定所述均匀圆阵天线对应于每个预设到达角的每个理想相位序列。
具体地，可以根据预设水平方向角α、预设俯仰角θ以及阵元序号n作为索引，在查找表中存储每个阵元对应于每个预设到达角(α，θ)的理想相位值cn(α，θ)。例如：
LUT(α，θ，n)＝cn(α，θ)＝unwrap(2πR/λ×cos(α-γn)×cosθ)。
当需要使用均匀圆阵天线对应于某个预设到达角的理想相位序列时，可以通过利用查表法直接获取每个阵元对应于该预设到达角的理想相位值，进而组合为均匀圆阵天线对应于每个预设到达角的每个理想相位序列。通过预先在查找表当中存储上述信息，能够在信号到达角的估计过程中减少计算量，提高估计效率。
在一些可能的实施方式中，还包括：预先在查找表中存储所述每个阵元对应于每个预设水平方向角的理想值，所述理想值依据阵元位置信息、信号波长、预设水平方向角确定；利用查表法获取所述理想值，依据所述理想值和预设俯仰角确定所述每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，并依据所述每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值确定所述均匀圆阵天线对应于所述每个预设到达角的所述理想相位序列。
具体地，可以根据预设水平方向角α以及阵元序号n作为索引，在查找表中存储每个阵元对应于每个预设水平方向角α的理想值LUT(α，n)。例如：
LUT(α，n)＝unwrap(2πR/λ*cos(α-γn))；
换句话说，也即是从cn(α，θ)＝unwrap(2πR/λ×cos(α-γn)×cosθ)中拆分出cosθ，并将剩余部分作为理想值存储在查找表当中。
举例来说，本实施方式所示出查找表可以如下表所示：
n＝1 n＝2 n＝3 … n＝8
α＝0° LUT(0°，1) LUT(0°，2) LUT(0°，3) … LUT(0°，8)
α＝1° LUT(1°，1) LUT(1°，2) LUT(1°，3) … LUT(1°，8)
… … … … … …
α＝359° LUT(359°，1) LUT(359°，2) LUT(359°，3) … LUT(359°，8)
当需要使用均匀圆阵天线对应于每个预设到达角(α，θ)的理想相位序列时，利用查表法直接获取LUT(α，n)，利用公式cn(α，θ)＝LUT(α，n)×cosθ确定每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，并确定均匀圆阵天线对应于每个预设到达角的理想相位序列为：[LUT(α，n)×cosθ，n＝1，2，...，8]。
在本实施方式中，通过从理想相位值中拆分出预设俯仰角的影响因素而获得理想值，并仅仅在查找表中存储理想值，并在实际使用时重新加入该预设俯仰角的影响因素，从而大幅减少了查找表的存储空间。
在一些可能的实施方式中，还可以包括：预先在查找表中存储所述每个阵元对应于第一分区中每个预设水平方向角的理想值，所述第一分区由所述均匀圆阵天线的阵元间隔角度确定；利用查表法获取所述均匀圆阵天线对应于所述第一分区中每个预设到达角的每个理想相位序列；依据所述每个理想相位序列进行基于阵元的圆周移位，确定所述均匀圆阵天线对应于其他分区中每个预设到达角的理想相位序列。
例如，如图2所示，八个阵元RFn均匀分布在同一个圆的圆周上，阵元间隔角度为45°。根据阵元间隔角度确定对多个预设水平方向角进行线性分区，例如，第一分区：0≤α＜45，第二分区：45≤α＜90，并以此类推。预先在查找表中存储所述每个阵元对应于第一分区中每个预设水平方向角的理想值。
可以利用公式LUT(α，n)＝unwrap(2πR/λ*cos(α-γn))得到第一分区内每个预设水平方向角的理想值。比如，本实施方式所示出查找表可以如下表所示：
Figure GDA0003534191400000101
Figure GDA0003534191400000111
进一步地，当需要使用均匀圆阵天线对应于第一分区内每个预设到达角(α，θ)的理想相位序列时，利用查表法直接获取LUT(α，n)，利用公式cn(α，θ)＝LUT(α，n)×cosθ确定每个阵元对应于第一分区内每个预设到达角的理想相位值，并确定均匀圆阵天线对应于第一分区内每个预设到达角的理想相位序列为：[LUT(α，n)×cosθ，n＝1，2，...，8]。
进一步地，当需要使用均匀圆阵天线对应于第二分区内每个预设到达角(α，θ)的理想相位序列时，由于本实施例采用的是均匀圆阵天线，且阵元间隔角度为45°，可以直接推算出：LUT(α，n)＝LUT(α+45°，n+1)，例如，LUT(0°，1)＝LUT(45°，2)。因此可以对第一分区内每个理想相位序列进行基于阵元的圆周移位，也即将原有的阵元序列n＝[1，2，3，...，8]圆周移位为n′＝[2，3，...，8，1]，直接确定均匀圆阵天线对应于第二分区内每个预设到达角的理想相位序列为：[LUT(α，n′)×cosθ，n′＝2，3，...，8，1]，并依次类推。
在本实施方式中，通过从对预设水平方向角进行分区，并仅仅在查找表中存储对应于一个分区的理想值，并在实际使用时通过基于阵元的圆周移位推算出对应于其他分区的理想值，从而大幅减少了查找表的存储空间。
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：
接收单元301，用于对均匀圆阵天线接收的多路信号执行预处理，得到信号相位序列；
预设单元302，用于确定该均匀圆阵天线对应于多个预设到达角的多个理想相位序列，其中根据相对于均匀圆阵天线的M个预设水平方向角和N个预设俯仰角确定M×N个该预设到达角，M、N为正整数；
第一确定单元303，用于根据该信号相位序列的差分绝对值和，以及每个预设俯仰角对应的多个理想相位序列的差分绝对值和的均值，确定俯仰角范围；
第二确定单元304，用于根据该俯仰角范围从该多个预设到达角中确定多个候选到达角，根据该信号相位序列和该多个候选到达角的理想相位序列估计信号到达角。
在一种可能的实施方式中，该预设单元302还用于：依据阵元位置信息、信号波长、预设水平方向角和预设俯仰角，确定该均匀圆阵天线中每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值；依据该每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，确定该均匀圆阵天线对应于该每个预设到达角的该理想相位序列。
在一种可能的实施方式中，该预设单元302还包括查找表单元，用于：预先在查找表中存储该每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值；通过查表法确定该均匀圆阵天线对应于每个预设到达角的每个理想相位序列。
在一种可能的实施方式中，该预设单元302还包括查找表单元，用于：预先在查找表中存储该每个阵元对应于每个预设水平方向角的理想值，该理想值依据阵元位置信息、信号波长、预设水平方向角确定；利用查表法获取该理想值，依据该理想值和预设俯仰角确定该每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，并依据该每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值确定该均匀圆阵天线对应于该每个预设到达角的该理想相位序列。
在一种可能的实施方式中，该预设单元302还包括查找表单元，用于：预先在查找表中存储该每个阵元对应于第一分区中每个预设水平方向角的理想相位值，该第一分区由该均匀圆阵天线的阵元间隔角度确定；利用查表法获取该均匀圆阵天线对应于该第一分区中每个预设到达角的每个理想相位序列；依据该每个理想相位序列进行基于阵元的圆周移位，确定该均匀圆阵天线对应于其他分区中每个预设到达角的理想相位序列。
在一种可能的实施方式中，该预设单元302还用于：预先确定该预设俯仰角的全局角度范围，利用该全局角度范围的余弦值进行线性分区，从而确定该N个预设俯仰角。
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：
对均匀圆阵天线接收的多路信号执行预处理，得到信号相位序列；确定该均匀圆阵天线对应于多个预设到达角的多个理想相位序列，其中根据相对于均匀圆阵天线的M个预设水平方向角和N个预设俯仰角确定M×N个该预设到达角，M、N为正整数；根据该信号相位序列的差分绝对值和，以及每个预设俯仰角对应的多个理想相位序列的差分绝对值和的均值，确定俯仰角范围；根据该俯仰角范围从该多个预设到达角中确定多个候选到达角，根据该信号相位序列和该多个候选到达角的理想相位序列估计信号到达角。
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500，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：
对均匀圆阵天线接收的多路信号执行预处理，得到信号相位序列；
确定所述均匀圆阵天线对应于多个预设到达角的多个理想相位序列，其中根据相对于均匀圆阵天线的M个预设水平方向角和N个预设俯仰角确定M×N个所述预设到达角，M、N为正整数；
根据所述信号相位序列的差分绝对值和，以及每个预设俯仰角对应的多个理想相位序列的差分绝对值和的均值，确定俯仰角范围；
根据所述俯仰角范围从所述多个预设到达角中确定多个候选到达角，根据所述信号相位序列和所述多个候选到达角的理想相位序列估计信号到达角。
2.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述方法还包括：
依据阵元位置信息、信号波长、预设水平方向角和预设俯仰角，确定所述均匀圆阵天线中每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值；
依据所述每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，确定所述均匀圆阵天线对应于所述每个预设到达角的所述理想相位序列。
3.如权利要求2所述的估计方法，其特征在于，还包括：
预先在查找表中存储所述每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值；
通过查表法确定所述均匀圆阵天线对应于每个预设到达角的每个理想相位序列。
4.如权利要求2所述的估计方法，其特征在于，还包括：
预先在查找表中存储所述每个阵元对应于每个预设水平方向角的理想值，所述理想值依据阵元位置信息、信号波长、预设水平方向角确定；
利用查表法获取所述理想值，依据所述理想值和预设俯仰角确定所述每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，并依据所述每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值确定所述均匀圆阵天线对应于所述每个预设到达角的所述理想相位序列。
5.如权利要求2所述的估计方法，其特征在于，还包括：
预先在查找表中存储所述每个阵元对应于第一分区中每个预设水平方向角的理想值，所述第一分区由所述均匀圆阵天线的阵元间隔角度确定；
利用查表法获取所述均匀圆阵天线对应于所述第一分区中每个预设到达角的每个理想相位序列；
依据所述每个理想相位序列进行基于阵元的圆周移位，确定所述均匀圆阵天线对应于其他分区中每个预设到达角的理想相位序列；
其中，根据所述阵元间隔角度对多个预设水平方向角进行线性分区，得到所述第一分区和所述其他分区。
6.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述方法还包括：
预先确定所述预设俯仰角的全局角度范围，利用所述全局角度范围的余弦值进行线性分区，从而确定所述N个预设俯仰角。
7.一种信号到达角估计装置，其特征在于，包括：
接收单元，用于对均匀圆阵天线接收的多路信号执行预处理，得到信号相位序列；
预设单元，用于确定所述均匀圆阵天线对应于多个预设到达角的多个理想相位序列，其中根据相对于均匀圆阵天线的M个预设水平方向角和N个预设俯仰角确定M×N个所述预设到达角，M、N为正整数；
第一确定单元，用于根据所述信号相位序列的差分绝对值和，以及每个预设俯仰角对应的多个理想相位序列的差分绝对值和的均值，确定俯仰角范围；
第二确定单元，用于根据所述俯仰角范围从所述多个预设到达角中确定多个候选到达角，根据所述信号相位序列和所述多个候选到达角的理想相位序列估计信号到达角。
8.如权利要求7所述的估计装置，其特征在于，所述预设单元还用于：
依据阵元位置信息、信号波长、预设水平方向角和预设俯仰角，确定所述均匀圆阵天线中每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值；
依据所述每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，确定所述均匀圆阵天线对应于所述每个预设到达角的所述理想相位序列。
9.如权利要求8所述的估计装置，其特征在于，所述预设单元还包括查找表单元，用于：
预先在查找表中存储所述每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值；
通过查表法确定所述均匀圆阵天线对应于每个预设到达角的每个理想相位序列。
10.如权利要求8所述的估计装置，其特征在于，所述预设单元还包括查找表单元，用于：
预先在查找表中存储所述每个阵元对应于每个预设水平方向角的理想值，所述理想值依据阵元位置信息、信号波长、预设水平方向角确定；
利用查表法获取所述理想值，依据所述理想值和预设俯仰角确定所述每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值，并依据所述每个阵元对应于每个预设到达角的理想相位值确定所述均匀圆阵天线对应于所述每个预设到达角的所述理想相位序列。
11.如权利要求8所述的估计装置，其特征在于，所述预设单元还包括查找表单元，用于：
预先在查找表中存储所述每个阵元对应于第一分区中每个预设水平方向角的理想相位值，所述第一分区由所述均匀圆阵天线的阵元间隔角度确定；
利用查表法获取所述均匀圆阵天线对应于所述第一分区中每个预设到达角的每个理想相位序列；
依据所述每个理想相位序列进行基于阵元的圆周移位，确定所述均匀圆阵天线对应于其他分区中每个预设到达角的理想相位序列；
其中，根据所述阵元间隔角度对多个预设水平方向角进行线性分区，得到所述第一分区和所述其他分区。
12.如权利要求7所述的估计装置，其特征在于，所述预设单元还用于：
预先确定所述预设俯仰角的全局角度范围，利用所述全局角度范围的余弦值进行线性分区，从而确定所述N个预设俯仰角。
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：
对均匀圆阵天线接收的多路信号执行预处理，得到信号相位序列；
确定所述均匀圆阵天线对应于多个预设到达角的多个理想相位序列，其中根据相对于均匀圆阵天线的M个预设水平方向角和N个预设俯仰角确定M×N个所述预设到达角，M、N为正整数；
根据所述信号相位序列的差分绝对值和，以及每个预设俯仰角对应的多个理想相位序列的差分绝对值和的均值，确定俯仰角范围；
根据所述俯仰角范围从所述多个预设到达角中确定多个候选到达角，根据所述信号相位序列和所述多个候选到达角的理想相位序列估计信号到达角。
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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