[發(fā)明專利]基于非高斯信源的具有互質(zhì)關(guān)系嵌套陣列設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111495165.7
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114265003A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石莎;張小飛;岳衡;葉長波
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14;G01S3/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馬玉雯

1.基于非高斯信源的具有互質(zhì)關(guān)系嵌套陣列設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、建立非高斯信源下的DOA估計模型；

步驟2、構(gòu)造具有互質(zhì)關(guān)系嵌套陣列模型；

步驟3、求出四階累積量矩陣R₄，對其進(jìn)行向量化處理得到向量z，并對其進(jìn)行排序和去除冗余獲得z₁；

步驟4、采用空間平滑方法求得空間平滑協(xié)方差矩陣R；

步驟5、使用經(jīng)典MUSIC算法獲得最終的角度估計值，并選取了幾個陣列進(jìn)行了均方根誤差對比。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非高斯信源的具有互質(zhì)關(guān)系嵌套陣列設(shè)計方法，其特征在于，步驟1中所述非高斯信源下的DOA估計模型的建立過程為：

假設(shè)空間有K個窄帶遠(yuǎn)場不相干信源，其一維波達(dá)方向為θ_k(k＝1,2,…,K)，該信源入射到包含P個陣元的假定陣列中，該假定陣列的接收信號模型表示為：

X＝A(θ)S+N

其中，表示方向矩陣，且表示均值為0的非高斯信號信源,且L表示快拍數(shù)且k＝1,2,…,K；表示為均值為0、方差為σ²的加性高斯白噪聲；λ表示半波長，d表示陣元之間的間距；

對于零均值的隨機過程X，給定隨機變量x_k1,x_k2,它們的四階累積量表示為：

將該定義應(yīng)用于整個假定陣列，故對于整個假定陣列接收信號的四階信號累積量表示為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非高斯信源的具有互質(zhì)關(guān)系嵌套陣列設(shè)計方法，其特征在于，步驟1中所述假定陣列中的P個陣元的位置以集合{v_p,p＝1,2,...,P}表示，經(jīng)過對接收信號的四階累積量計算，對應(yīng)的四階差分虛擬陣列的陣元位置表示為：其中1≤v_p1,v_p2,v_p3,v_p4≤P。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非高斯信源的具有互質(zhì)關(guān)系嵌套陣列設(shè)計方法，其特征在于，步驟2中所述嵌套陣列為二級嵌套陣列，所述二級嵌套陣列是由兩個均勻線性陣列構(gòu)成的，陣元分布位置表示為：

P_NA＝{n₁d,0≤n₁≤N₁-1}∪{[n₂(N₁+1)-1]d,1≤n₂≤N₂}

其中陣元之間的間距為d＝λ/2，在數(shù)值上等于入射信號的半波長大小；陣列所對應(yīng)差分虛擬陣從-[N₂(N₁+1)-1]d到[N₂(N₁+1)-1]d都是連續(xù)的；

基于所述嵌套陣列所對應(yīng)的差分虛擬陣的排布形式，考慮一對互質(zhì)的整數(shù)M和N滿足M＜N,令N₁＝N-1,N₂＝N,并將陣元間距擴大為原來的M²倍，得到以下形式的陣元位置表達(dá)式為：

P₁＝{n₁M²d,0≤n₁≤N-2}∪{(n₂N-1)M²d,1≤n₂≤N}；

類似地，令N₁＝2M-1,N₂＝M,并將陣元間距擴大為原來的N²倍，得到以下形式的陣元位置表達(dá)式為：

P₂＝{m₁N²d,0≤m₁≤2M-2}∪{(2m₂M-1)N²d,1≤m₂≤M}；

所述具有互質(zhì)關(guān)系嵌套陣列對應(yīng)的陣元位置即表示為：P＝P₁∪P₂；考慮到P₁和P₂共用位置{0}處的陣元，陣列P一共存在3M+2N-3個陣元,且該陣列的四階差分虛擬陣列在范圍-(2M²N²-1)d到(2M²N²-1)d內(nèi)一定是連續(xù)的。