[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(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

本發(fā)明公開了基于多頻高階累積量的2q階嵌套陣DOA估計方法，涉及雷達信號與信息處理技術領域，針對現(xiàn)有技術中空洞的出現(xiàn)導致虛擬陣元得不到充分的利用的問題，本發(fā)明通過多頻信號產(chǎn)生的虛擬陣元填補原來高階虛擬陣列中的空洞，形成具有更高自由度的連續(xù)均勻線陣，從而提高了DOA估計性能。

技術領域

本發(fā)明涉及雷達信號與信息處理技術領域，特別是涉及基于多頻高階累積量的2q階嵌套陣DOA估計方法。

背景技術

波達方向(direction of arrival，DOA)估計旨在實現(xiàn)高精度的目標角度測量，與經(jīng)典的均勻陣列相比，稀疏陣具有更高的自由度和更低的冗余性，因而在DOA估計中得到了廣泛的關注和研究。典型的稀疏陣包括最小冗余陣、最小空洞陣以及近年來提出的互質(zhì)陣、嵌套陣等，其中最小冗余陣和最小空洞陣的陣型求解過程復雜且無閉式解，因而難以實用。而互質(zhì)陣和嵌套陣具有閉式的陣元位置表達式，同樣陣元數(shù)下能夠?qū)崿F(xiàn)更高的自由度，實用性強。互質(zhì)陣和嵌套陣研究的關鍵問題之一即實現(xiàn)形成虛擬陣列的優(yōu)化，從最初的和互陣結構、和差互陣結構，再到基于高階累積量的和差互陣結構，虛擬孔徑不斷提高，帶來測向精度的提高。然而，基于高階累積量的嵌套陣所形成的高階虛擬陣列中存在空洞，導致部分虛擬陣元無法被利用。針對該問題，目前的解決辦法有兩種，一是僅使用連續(xù)虛擬陣元部分，舍棄離散的虛擬陣元，但顯然浪費了部分有效自由度；二是通過矩陣填充將缺失的空洞補上，從而將離散陣元連接起來，但矩陣填充需要復雜的運算。近年來提出了多頻陣列DOA估計方法，但目前僅應用在基于二階矩的DOA估計方法中，尚未被運用到高階累積量的領域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了基于多頻高階累積量的2q階嵌套陣DOA估計方法，可以解決現(xiàn)有技術中存在的問題。

本發(fā)明提供了基于多頻高階累積量的2q階嵌套陣DOA估計方法，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位置集對應的矢量化接收信號

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。

本發(fā)明實施例中的基于多頻高階累積量的2q階嵌套陣DOA估計方法，其有益效果在于：

1、高階累積量與高階嵌套陣結合形成的高階差互陣自由度顯著擴展；

2、高階累積量的運用能夠抑制高斯噪聲，改善了信噪比；

3、多頻信號能夠填補高階差互陣中的空洞，使所有的虛擬陣元得到充分利用，自由度進一步提高；

4、本發(fā)明相較于之前的技術而言運算量更低、可操作性強。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的基于多頻高階累積量的2q階嵌套陣DOA估計方法的流程圖；

圖2為7陣元四階嵌套陣(q＝2)的示意圖；