[发明专利]一种双直线阵之间高精度时延估计方法

说明书

技术领域

本发明属于阵列信号处理领域，涉及到一种双直线阵之间高精度时延估计方法。

背景技术

单直线阵在进行测角时存在方位模糊的缺点(Van Trees H L.Optimum array processing:part 4 of detection,estimation,and modulation theory.Hoboken:John Wiley&Sons Inc.,2002.)。使用双直线阵可以克服单直线阵的这一缺点，通过估计双直线阵之间的时延即可判断目标方位(李启虎.双线列阵左右舷目标分辨性能的初步分析.声学学报,2006；31(5):385-388.李启虎.用双线列阵区分左右舷目标的延时估计方法及其实现.声学学报,2006；31(6):485-487.)。但是，已有方法在利用双直线阵克服测角时的方位模糊时，使用内插法来估计双直线阵之间的时延(李启虎.用双线列阵区分左右舷目标的延时估计方法及其实现.声学学报,2006；31(6):485-487.)。内插法对双线阵中单线阵波束输出的相关输出序列进行数值内插，根据内插后相关输出序列峰值来估计双直线阵时延值，其精度难以令人满意，对消除方位模糊并不是很理想。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：为了提高双直线阵之间时延的测量精度，本发明提出一种利用子阵处理进行高精度时延估计的方法。该方法将双直线阵中的每条直线阵分为多个相互重叠的子阵。在利用双直线阵获得多目标的测角结果后，将所有子阵指向某个目标所在角度获得多个波束输出。对这些波束输出进行处理构建新的协方差矩阵和时间扫描向量，获得沿时间维度的输出，搜索峰值响应来估计双直线阵之间的时延。

本发明的技术方案是：一种双直线阵之间高精度时延估计方法，包括以下步骤：

步骤一：通过双直线阵对目标进行测角，进行波束形成，获得波束输出量，包括以下子步骤：

子步骤一：双直线阵由直线阵1和直线阵2组成。直线阵1和直线阵2均是阵元间距为d的M元均匀直线阵，两者相互平行且距离为d₀；双直线阵接收P(P＝1，2，3……)个目标所发射的信号，并在双直线阵上形成角度；该双直线阵进行多目标测角，获得多目标的测角结果以及空间谱b(θ)，其中θ为扫描角度，取值范围是-180°到180°；第p个目标在空间谱上对应的峰值响应角度θ_p(p＝1,2,3…P)，此时由于方位模糊的影响，难以从测角结果中直接判断目标来自左舷还是右舷；

子步骤二：将直线阵1和直线阵2分别分为N个相互重叠的子阵，即两条直线阵共有2N个子阵；每个子阵的阵元为M₀(M₀≤M)；在每个M元直线阵内，相邻子阵相互重合的阵元数N₀，可表示为：

其中，表示取大于等于其中数值的最小整数，f为所处理的信号子带的中心频率，f_D为与阵元间距d对应的阵列设计频率，表示为f_D＝c/(2d)，其中c为信号传播速度；

将2N个子阵指向P个目标在空间谱上对应的峰值响应角度θ_p(p＝1，2，3……)进行波束形成，获得2N个波束输出向量；直线阵1中第n个子阵的波束输出向量为直线阵2中第n个子阵的波束输出向量为

步骤三：包括以下子步骤：

子步骤一：根据步骤二中的波束输出向量，求两个直线阵的N个互谱输出，公式为

其中R_n(θ_p)为直线阵1与直线阵2所获得的第n个互谱；

其中[]^H代表求共轭转置，L表示为波束输出的快拍数；代表将N个互谱中的前k(k＝1,2,…,N)个求积。

子步骤二：对所获得的N个互谱输出构建协方差矩阵R(θ_p)

子步骤三：设计在时间维变化的加权向量，a(Δt)：

其中，Δt为时间延迟，其取值范围为Δt∈[-d₀/c,d₀/c]；f为所处理的信号子带的中心频率。

步骤四：将步骤三中得到的R(θ_p)、a(Δt)代入时延估计公式中，获得第p个目标(在空间谱上对应于θ_p)对应的双直线阵时延，根据该时延判断目标是来自左舷还是右舷，消除方位模糊。

发明效果