[發明專利]一種基于雙重互質陣的相干方位估計方法

在審

• 申請號: 201810013447.0
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108196222A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 周天;沈嘉俊;陳寶偉;朱建軍;黃杰;張萬遠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S3/00
• 分類號: G01S3/00;G01S7/521
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種基于雙重互質陣的相干方位估計方法，為提高對空間目標的分辨力，降低大孔徑均勻陣列帶來的計算量，采用一種新穎的雙重互質稀疏傳感器陣列，采集空間目標的散射回波信號，依據傳感器陣列互質的特性解決空間目標方位的模糊效應，能提高對空間目標方位估計的可靠性和準確度。所提出的方法創新點在于巧妙挖掘方位模糊和相位模糊的內在聯系，解出方位模糊亦可解出相位模糊，首先依據所提雙重互質陣結構可靠地去除方位模糊，然后聯系相位模糊，從而利用相干法解出高分辨、高可靠性的目標方位。相比傳統均勻線陣，本發明具有更低的計算量，更高的分辨率；相比傳統稀疏陣，能以更高的可靠性估計目標方位，所提方法具有較強的工程實用價值。

技術領域

本發明涉及一種基于雙重互質陣的相干方位估計方法。

背景技術

基于傳感器陣列的方位估計在許多工程領域包括雷達、聲納、無線通信等有著十分廣泛應用，至今，方位估計的研究已經經歷了數十年的發展。直至現在，已經涌現許多方位估計方法，如常規波束形成、ESPRIT、MUSIC、相干法、MVDR等，然而算法的改進對提升目標的空間分辨力是有限的，為了改善這一不足，只能增加基陣孔徑；但隨陣元數增加，計算量將急劇增加，稀疏陣作為一種新穎的陣列結構能夠在保證硬件規模(陣元數)一定的情況下保證對目標的分辨力；但由于采用稀疏陣列，陣元間距大于半波長，導致空間方位模糊，難以保證方位估計的可靠性；當前，解模糊算法包括長短基線法、余數定理法等，但當多個目標所在方位滿足一定關系可能導致解模糊失敗，所提出的雙重互質傳感器陣列能夠克服這一問題。所提出的方法創新點在于巧妙挖掘方位模糊和相位模糊的內在聯系，解出方位模糊亦可解出相位模糊，首先依據所提雙重互質陣結構可靠地去除方位模糊，然后聯系相位模糊，從而利用相干法解出高分辨、高可靠性的目標方位。相比傳統均勻線陣，所提出的雙重互質陣結構具有更低的計算量，更高的分辨力；相比傳統稀疏陣，能夠以更高的可靠性估計目標方位，外場試驗數據處理驗證所提方法具有較強的工程實用價值。

發明內容

本發明旨在解決現有解模糊方法可靠性差而提出一種基于雙重互質陣的相干方位估計方法。

本發明的目的是這樣實現的：步驟如下：

(1)建立雙重互質稀疏傳感器陣列結構，包含三個子陣，每個子陣由Q個等間距的陣元組成，且各子陣間陣元間距互質，采集空間目標的散射回波信號；

(2)根據采集的空間目標的散射回波信號，對于每一個傳感器陣列，初步獲取目標的方位信息，所述方位信息包含模糊方位；

(3)依據傳感器陣列陣元間距互質的特性，對三個子陣獲取的目標模糊方位信息進行解模糊得到目標方位范圍；

(4)依據目標方位范圍解相干法方位模糊效應，最終得到高精度、高分辨力的方位估計。

本發明還包括這樣一些結構特征：

1.步驟一中的三個子陣中的子陣1陣元間距為Nd、子陣2陣元間距為Md、子陣3陣元間距為Pd，d為單位陣元間距等于半波長λ/2，λ為波長；M,N,P為互質的整數。

2.步驟二中所述目標的方位信息分別為θ_a和θ_b，則目標的方位為：

式中：為子陣1估計的目標方位，為子陣2估計的目標方位，為子陣3估計的目標方位。

3.步驟四具體是：

根據基陣理論，各子陣常規波束形成的輸出為：

子陣1：

子陣2：