[發明專利]一種基于多級擴展嵌套陣列的波達方向估計方法

有效

• 申請號: 201910864691.2
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110703185B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 周延;劉冠豪;李艷艷;汪霖;姜博;陳曉璇;孟娜;劉成;張萬緒
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01S3/10
• 分類號: G01S3/10;G01S3/14
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 尹曉雪

1.一種基于多級擴展嵌套陣列的波達方向估計方法，其特征在于，包括：

獲取初始信號；

根據所述初始信號得到移動后信號；

根據所述移動后信號得到接收信號模型；

根據所述接收信號模型得到信號的協方差矩陣；

獲取初始信號，包括：

1a.建立一個由兩級嵌套陣列構成的多級擴展嵌套陣列；

其中嵌套陣列中N個陣元的位置表示為：

其中，N₁為第一級嵌套陣列陣元數，N₂為第二級嵌套陣列陣元數；d_NA為陣列第一級陣元之間的距離，d_NA＝ɑd，ɑ為整數，1≤ɑ≤2K+1，K為多級擴展嵌套陣列的陣列擴展次數，d為信號載波的半波長，d＝λ/2；n₁和n₂為兩級嵌套陣列中不同陣元的編號；

所述多級擴展嵌套陣列的最大均勻自由度為：

其中

1b.根據所述多級擴展嵌套陣列得到Q個不相關的初始信號；在t時刻多級擴展嵌套陣列得到Q個不相關的初始信號表示為：

其中s(t)＝[s₁(t)exp(-j2πvtsin(θ₁)/λ)，…，s_Q(t)exp(-j2πvtsin(θ_Q)/λ)]^T，s_q(t)為信號源，1≤q≤Q，ε(t)為復高斯白噪聲矢量；A為陣列流行矩陣，A＝[a₁(θ₁)，…，a₁(θ_Q)]；a₁(θ_q)為信號的導向矢量，a₁(θ_q)＝[1，exp(-j2πd₂sin(θ_q)/λ)，…，exp(-j2πd_Nsin(θ_q)/λ)]^T，j為虛單位，d_N為陣列中第N個陣元的位置，N＝N₁+N₂；θ_q為第q個信號的到達方向角度；v為多級擴展嵌套陣列移動速度，并且所述移動速度v為恒定。

2.根據權利要求1所述的基于多級擴展嵌套陣列的波達方向估計方法，其特征在于，根據所述初始信號得到移動后信號，包括：

設d＝vτ，則陣列移動時，在t+kτ時刻的稀疏陣列上接收的初始移動后信號表示為：

k＝1,…,K，

當接收信號模型中的接收信號為窄帶信號時，則對公式進行簡化s_q(t+kτ)＝s_q(t)exp(j2πfkτ)，即可得到：

其中，B_k為第k次移動陣列后信號的陣列流行矩陣，B_k＝[b_k(θ₁)，…，b_k(θ_Q)]，b_k(θ_q)＝exp(-j2πkdsin(θ_q)/λ)a(θ_q)，f為初始信號的載波頻率；τ為接收信號的時間間隔。

3.根據權利要求2所述的基于多級擴展嵌套陣列的波達方向估計方法，其特征在于，根據所述移動后信號得到接收信號模型，包括：

3a.對所述移動后信號進行相位校正得到校正移動后信號；

3b.對所述校正移動后信號以矢量形式表示得到接收信號模型；

將在不同時間接收的信號以矢量形式表示，記為y(t)，即：

其中C為各時刻陣列流行陣列的集合，

4.根據權利要求3所述的基于多級擴展嵌套陣列的波達方向估計方法，其特征在于，所述協方差矩陣表示為：

R_y＝E[y(t)y^H(t)]＝CR_sC^H+σ²I，其中，I的維度為(K+1)N，σ²為噪聲的功率。