[發(fā)明專利]基于多頻高階累積量的2q階嵌套陣DOA估計方法

有效

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• 申請日: 2018-08-15
• 公開（公告）號: CN109031186B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設計）人: 周豪;胡國平;師俊朋;張秦;馮子昂;劉夢波
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14;G01S7/02
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

1.基于多頻高階累積量的2q階嵌套陣DOA估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

構建雷達接收信號的高階累積量矩陣，對高階累積量矩陣進行矢量化得到相應的高階差互陣；

對于具有N個陣元的線陣而言，其接收信號表示為：

其中s_d(t)，d＝1,2,...,D為源信號，D為信號源個數(shù)，u(t)為N×1維零均值高斯噪聲矢量，為第d個信號源的N×1維導向矢量，其中x_n，n＝0,1,...,N-1代表第n個陣元相對于參考陣元的距離；y(t)＝[y₁(t),y₂(t),…,y_N(t)]^T，由y(t)得到的高階累積量矩陣為：

其中d_j＝d,1≤j≤2q，0≤l≤q-1，代表噪聲的能量，δ(q-1)為沖激函數(shù)，將式(2)矢量化得到相應的高階差互陣：

其中θ＝[θ₁,θ₂,…,θ_D]^T，B_2q(θ)代表矢量化后形成的等效導向矢量矩陣，h∈C^D×1是由信號源的2q階累積量1≤d≤D組成的矢量；

對于工作在初始工作頻率的高階差互陣，確定其中空洞的位置以及填補該空洞的工作頻率ω_h；使構建的2q階嵌套陣工作在ω_h，得到工作在ω_h的雷達接收信號表達式，提取該表達式中剔除重復元素的位置集填補工作在初始工作頻率的位置集中的空洞，得到工作在初始工作頻率的無空洞的連續(xù)虛擬線陣位置集以此得到對應關系：f:根據(jù)對應關系f確定與工作在ω_h且剔除重復元素的高階差互陣對應的矢量化接收信號

對于初始工作頻率為ω₀，式(3)表示為：

c_vec(ω₀)＝B_2q(ω₀)h (4)

提取B_2q(ω₀)中的位置信息，定義為支持矢量p(ω₀)，即：

其中代表p(ω₀)中第N^q(j-1)+i行元素，代表B_2q(ω₀)中第i行j列元素[B_2q(ω₀)]_i,j所對應的虛擬陣元位置，剔除c_vec(ω₀)中的重復元素得到剔除p(ω₀)中重復元素得到分析確定出空洞的位置，設空洞的位置為γ_hole，其左側緊鄰的第一個非空洞虛擬陣元位置為γ_left，則填補該空洞需要的工作頻率為：

其中h＝1,2,…H，H為負半軸總的空洞數(shù)，令2q階嵌套陣工作于頻率ω_h，則有：

y(ω_h)＝A(ω_h)s(ω_h)+u(ω_h) (7)

其中k_h＝ω_h/c＝α_hω₀/c＝α_hk₀，矢量化后得到和提取中相應位置的陣元填補中空洞，得到無空洞的連續(xù)虛擬線陣位置集定義對應關系f:f同時代表了與最終無空洞連續(xù)虛擬線陣對應的矢量化接收信號的對應關系，根據(jù)f中對應關系，利用構造從而有：

A_optimal(θ)是不含空洞的連續(xù)2q階虛擬陣對應的導向矢量矩陣；

使用空間平滑算法將劃分為子矢量，使用子矢量表示最佳的高階累積量矩陣C_optimal，通過C_optimal進行DOA估計。

2.如權利要求1所述的基于多頻高階累積量的2q階嵌套陣DOA估計方法，其特征在于，通過空間平滑算法，將劃分為(N_o+1)×1維子矢量N_o為正半軸虛擬陣元數(shù)，從而有：

對于C_optimal通過MUSIC或ESPRIT算法實現(xiàn)DOA估計。