[發明專利]基于嵌套式子陣陣列的波達方向估計方法

有效

• 申請號: 201610236372.3
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN105824002B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 楊明磊;陳伯孝;孫磊;曾小路
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

1.一種基于嵌套式子陣陣列的波達方向估計方法，包括：

1)構造嵌套式子陣陣列：

1a)給定總陣元數S，對S進行因式分解，得到子陣內陣元數目M及子陣數目N；

1b)根據子陣內陣元數目M，設計子陣內陣元結構，同時計算子陣內陣元的位置矢量u_M：

u_M＝[m₁,m₂,…,m_i,…,m_M]·d，

其中，m_i表示子陣內第i個陣元位置系數，1≤i≤M，且m₁＝0，d為入射信號的半波長；

1c)根據子陣數目N，設計子陣結構，同時計算N個子陣的陣位置矢量u_N：

u_N＝[n₁,n₂,…,n_j,…,n_N]·D，

其中，n_j表示第j個子陣位置系數，1≤j≤N，且n₁＝0，D＝L·d為子陣間的最優間隔單元，L表示子陣間最優間隔單元系數，L的選取由子陣內陣元結構決定：

當子陣內陣元結構設計為均勻線陣ULA結構時，子陣間最優間隔單元系數為L＝2M-1；

當子陣內陣元結構設計為最小冗余陣列MRA時，子陣間最優間隔單元系數為：

L＝M(M-1)+1-2f_M；

當子陣內陣元結構設計為嵌套式線陣NLA時，根據子陣內陣元數目M的奇偶性確定：

若子陣內陣元數目M為偶數，則子陣間最優間隔單元系數L＝M²/2+M-1；

若子陣內陣元數目M為奇數，則子陣間最優間隔單元系數L＝(M+1)²/2-1；

1d)根據上述設計參數，計算嵌套式子陣陣列位置矢量v：

v=uN⊕uM={nj·D+mi·d}=[p1,p2,...,pk,...,pS]·d,]]>

其中p_k表示嵌套式子陣陣列第k個陣元的位置系數，k＝1,2,…,S，符號表示交叉求和；

2)根據嵌套式子陣陣列，得到嵌套式子陣陣列的接收數據X(t)；

3)根據陣列接收數據X(t)估計嵌套式子陣陣列的協方差矩陣R_XX，向量化該協方差矩陣得到向量化接收數據z_ct，去除z_ct中重復的元素，得到虛擬的差分合成陣列接收數據z_c：

4)將差分合成陣列接收數據z_c劃分為l_c個子陣接收數據，其中z_cg是第g個子陣接收數據，g＝1,2,…,l_c；計算第g個子陣的協方差矩陣R_g，并對該R_g進行前后向平滑平均，得到秩恢復的數據協方差矩陣R_SS，其中l_c表示劃分的子陣個數，f_v表示嵌套式子陣陣列的自由度；

5)根據秩恢復的數據協方差矩陣R_SS估計出空間譜函數S(θ)，計算S(θ)中Q個極大值S(θ_q)，該S(θ_q)對應的角度θ_q即為波達方向，其中，θ_q表示第q個入射信號的入射角，q＝1,2,…,Q，Q表示入射信號的總個數。