[發明專利]一種基于嵌套陣的循環平穩信號直接定位方法

在審

• 申請號: 202110605195.2
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113406564A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 王伶;馬富山;汪躍先;陶明亮;張兆林;謝堅;范一飛;粟嘉;韓闖;宮延云
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

1.一種基于嵌套陣的循環平穩信號直接定位方法，其特征在于包括下述步驟：

a)在平面的L個不同位置放置觀測基站，各觀測基站均為M元嵌套陣，第l個觀測基站中M元嵌套陣接收信號下變頻獲得M路中頻模擬信號；

b)每個觀測基站中，對M路中頻模擬信號進行A/D采樣，采樣深度為N，采樣周期為T_s，獲得M路中頻數字信號；

c)根據步驟b)獲得的采樣數據，結合已知的待定位目標信源循環頻率α，選取K個遲滯參數β_k獲得多組循環協方差矩陣；

d)對步驟c)獲得的循環協方差矩陣進行矩陣矢量化操作，將M×M維的拉直變成M²×1的數據矢量；

e)根據步驟d)獲得的數據矢量，獲得數據矩陣；

f)根據嵌套陣列的差分陣形成的虛擬均勻線陣對應的陣元位置序號，從陣列觀測數據矩陣中選取出對應陣元位置序號的數據行組成新的數據矩陣

g)對步驟f)獲得的進行前向平滑操作，完成解相干操作；

h)根據步驟g)獲得的各子陣的協方差矩陣，獲得最終的數據協方差矩陣；

i)對協方差矩陣進行特征值分解，根據已知的待定位目標信號源數目N_S，由的m_Vir-N_s個小特征值對應的特征向量組成E_nl；

j)根據噪聲子空間矩陣E_nl，進行位置搜索，根據譜函數的峰值對應的位置值獲得目標信源位置坐標估計值；最后在定位所限定的空間中對上式進行譜峰搜索(二維平面定位即為二維直角坐標空間，一般的三維定位即為三維直角坐標空間，得出對目標信源的位置估計。

2.根據權利要求1所述的基于嵌套陣的循環平穩信號直接定位方法，其特征在于：所述步驟b)中，M路中頻數字信號為：

x_l(n)＝A_ls(n)+n_l(n)n＝1,…,N

式中：

其中s_i(n)為第i個目標信源的發射信號波形，a_l(p_i)為第l個觀測基站關于第i個目標信源的導向矢量，n_l(n)為第l個基站的噪聲矢量，N_S為目標信源數，{·}^T表示對矩陣進行轉置操作，λ為信號波長，π為圓周率，d_m為第m個陣元到參考點的距離。

3.根據權利要求1所述的基于嵌套陣的循環平穩信號直接定位方法，其特征在于：所述步驟c)多組循環協方差矩陣為：

式中，{·}^H表示對矩陣進行共軛轉置操作。

4.根據權利要求1所述的基于嵌套陣的循環平穩信號直接定位方法，其特征在于：所述步驟d)中，數據矢量為：

式中，vec{·}表示對矩陣進行矢量化操作。

5.根據權利要求1所述的基于嵌套陣的循環平穩信號直接定位方法，其特征在于：所述步驟e)中，數據矩陣為：

6.根據權利要求1所述的基于嵌套陣的循環平穩信號直接定位方法，其特征在于：

所述步驟g)中，解相干操作為：以虛擬均勻線陣數目為M_Vir，將劃分為Q個子矩陣，單個子矩陣的陣元數位m_Vir，設第q個子陣的協方差矩陣為

7.根據權利要求1所述的基于嵌套陣的循環平穩信號直接定位方法，其特征在于：所述步驟h)中，最終的數據協方差矩陣為：

8.根據權利要求1所述的基于嵌套陣的循環平穩信號直接定位方法，其特征在于：所述步驟j)中，目標信源位置坐標估計值為：

式中，θ_p,l表示位置p相對于第l個觀測基站的方位角。