广东工业大学李建中获国家专利权
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龙图腾网获悉广东工业大学申请的专利一种基于二维DOA估计的无人机信号定位方法及系统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:CN120178145B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10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:202510319763.0,技术领域涉及:G01S3/10;该发明授权一种基于二维DOA估计的无人机信号定位方法及系统是由李建中;邱硕阳;陈炫华;辜晓波;符哲设计研发完成,并于2025-03-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于二维DOA估计的无人机信号定位方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提出一种基于二维DOA估计的无人机信号定位方法及系统,涉及阵列信号处理的技术领域,首先基于接收阵列的导向矢量矩阵和采样到的无人机二维入射信号,利用基于传播子的无先验信源数算法构造得到二维空间谱函数,无先验信源数算法的使用避免了对信号源数量的先验估计,降低了计算复杂度;在方向角的角度范围与俯仰角的角度范围内,遍历方向角与俯仰角,搜索二维空间谱函数的峰值,得到峰值对应的无人机入射信号方位角和俯仰角,作为无人机入射信号的二维DOA估计值,最后基于二维DOA估计值和接收阵列所在接收站的位置坐标,计算无人机入射信号的位置坐标,增强了对多维空间信息的建模能力。
本发明授权一种基于二维DOA估计的无人机信号定位方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于二维DOA估计的无人机信号定位方法,其特征在于,包括以下步骤: S1.构建接收阵列的导向矢量矩阵,过程为: 定义空间中分布有k个目标无人机信号源,分别以θ1,φ1,θ2,φ2,…,θk,φk的角度入射到接收阵列中,θ为方向角,φ为俯仰角; 设接收阵列为L型阵列,其中,X轴上有Mx个阵元,Y轴上有My个阵元,第m个接收阵元的坐标为xm,ym,接收阵列接收第k个目标无人机信号源的导向矢量aθk的表达式为: X轴上的导向矢量矩阵Ax的表达式为: Y轴上的导向矢量矩阵Ay的表达式为: 则,总导向矢量矩阵A的表达式为: 其中,A=[aθ1,aθ2,…,aθk]; S2.基于导向矢量矩阵,利用接收阵列对无人机二维入射信号进行接收采样,得到输出信号; S3.构建输出信号的四阶累积量矩阵,将四阶累积量矩阵分解,得到分解后的四阶累积量矩阵; S4.基于分解后的四阶累积量矩阵及基于传播子的无先验信源数算法,构造噪声子空间; S5.基于噪声子空间、无人机的方向角与俯仰角,构造二维空间谱函数; S6.在方向角的角度范围与俯仰角的角度范围内,遍历方向角与俯仰角,搜索二维空间谱函数的峰值,得到峰值对应的无人机入射信号方位角和俯仰角,作为无人机入射信号的二维DOA估计值; S7.基于二维DOA估计值和接收阵列所在接收站的位置坐标,计算无人机入射信号的位置坐标,过程为: 若接收站的数量为2,定义两个接收站A、B的坐标分别为:x1,y1,z1、x2,y2,z2; 定义无人机入射信号到达两个接收站A、B的距离分别为r1,r2; 无人机入射信号的二维DOA估计值分别为θ1,φ1和θ2,φ2; 分别基于两个接收站A、B计算无人机入射信号的位置坐标,对于接收站A,计算无人机入射信号的位置坐标x,y,z的表达式为: 对于接收站B,计算无人机入射信号的位置坐标x,y,z的表达式为: 联立1、2表达式,得到表达式: CX=D 其中, 利用最小化误差平方和min||CX-D||2求解接收阵列的输出信号X,得到X的解的表达式为: X=ATA-1ATB 其中,B为利用四阶累积量后扩展的方向矩阵,B=[b1,b2,b3,...,bi],B的第i列bi的表达式为: 求得X后,得到目标信号的位置坐标x,y,z。
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