青岛理工大学丁磊获国家专利权
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龙图腾网获悉青岛理工大学申请的专利一种共轭增强与虚拟扩展的UUV舷侧阵DOA估计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:CN121559431B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-07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:202610079883.2,技术领域涉及:G01S3/80;该发明授权一种共轭增强与虚拟扩展的UUV舷侧阵DOA估计方法是由丁磊;王绪虎;刘秀燕;郑蕾;卢嘉宁设计研发完成,并于2026-01-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种共轭增强与虚拟扩展的UUV舷侧阵DOA估计方法在说明书摘要公布了:本发明属于信息与海洋科技技术领域,公开了一种共轭增强与虚拟扩展的UUV舷侧阵DOA估计方法。本方法通过对平行互质阵接收信号进行共轭增强处理,计算自相关、共轭自相关、互相关及共轭互相关在内的增广统计矩阵,并进行加权组合构造扩展相关矩阵。利用互质阵列的差分共阵特性构建虚拟均匀线性阵列,设计冗余整合矩阵对协方差矩阵进行去冗余处理,获得虚拟阵列的等效信号,进而重构具有Toeplitz结构的虚拟阵列协方差矩阵,最后通过双重旋转不变子空间算法实现水下目标方位角与俯仰角的高精度、自动配对估计。本发明方法扩展了阵列孔径,提升了低信噪比环境下的估计稳健性,且无需谱峰搜索,为UUV水下目标定位提供了技术支撑。
本发明授权一种共轭增强与虚拟扩展的UUV舷侧阵DOA估计方法在权利要求书中公布了:1.一种共轭增强与虚拟扩展的UUV舷侧阵DOA估计方法,无人水下航行器舷侧阵采用平行互质阵列,该平行互质阵列由子阵1和子阵2组成,子阵2阵元数量与阵列结构和子阵1相同,子阵1和子阵2之间的间距为d,,表示信号的波长,子阵1是由一对均匀线阵嵌套而成的互质阵,第一个均匀线阵由间隔Nd的M个传感器组成,其阵元位置集和为,第二个均匀线阵由间隔Md的N个传感器组成,其阵元位置集合为,其中M和N是互质整数,两个均匀线阵共用第一个传感器,该互质阵共由个传感器组成,子阵2与子阵1平行,在子阵1的上方,两个子阵的间距为d,用和分别表示第个入射信源的方位角和俯仰角,,用表示入射信号与子阵1之间的夹角,其特征在于:一种共轭增强与虚拟扩展的UUV舷侧阵DOA估计方法包括如下步骤: 步骤一:设表示子阵1参考阵元的接收信号,表示子阵2参考阵元的接收信号,表示子阵1第个阵元的接收信号,表示子阵2第个阵元的接收信号,其中; 步骤二:选取子阵1中的参考阵元进行共轭增广处理,计算子阵1各阵元与参考阵元的自相关矩阵以及共轭自相关矩阵和子阵2各阵元与参考阵元的互相关矩阵以及共轭互相关矩阵; 步骤三:选取子阵2中的参考阵元进行共轭增广处理,计算子阵1各阵元与参考阵元的共轭互相关矩阵和子阵2各阵元与参考阵元的共轭自相关矩阵; 步骤四:对增广矩阵进行加权组合,,, 步骤五:分别取的前行得到新的矩阵,构造扩展矩阵和:,; 步骤六:基于扩展矩阵和计算协方差矩阵和互协方差矩阵:,,表示快拍数,表示矩阵的共轭转置; 步骤七:根据阵列参数构建差分共阵虚拟阵列,其虚拟阵元位置集和为,其中表示虚拟阵元总数; 步骤八:构建冗余整合矩阵,将分别与向量化的和相乘,获得去冗余后的虚拟阵列等效信号向量和; 步骤九:基于步骤八所述等效信号向量重构具有Toeplitz结构的虚拟阵列协方差矩阵和; 步骤十:构造扩展矩阵,对进行奇异值分解,取前列信号子空间得到矩阵,取前行得到,取后行得到,其中表示矩阵的共轭转置; 步骤十一:求解旋转不变性方程,得到旋转算子矩阵,对进行特征分解:,可以从中得到对应的特征值,表示入射信源的数量,其中,为特征向量矩阵; 步骤十二:根据步骤十一得到的特征值,可以得到俯仰角的估计为,表示入射信源的数量,式中表示取复数的相位角; 步骤十三:利用特征分解后的特征向量矩阵计算,取前行得到矩阵,取后行得到矩阵,求解旋转不变性方程; 步骤十四:对进行特征值分解得到特征值,进一步可得角的估计值,表示入射信源的数量; 步骤十五:根据得到的和可得方位角的估计值,表示入射信源的数量。
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