[发明专利]空时编码阵列空间平滑解相干谱估计方法

权利要求书

1.空时编码阵列空间平滑解相干谱估计方法，包括：

1)获取空时编码阵列N个阵元的发射信号S(t)；

2)空时编码阵列根据发射信号S(t)，利用单个天线接收回波信号y(t)；

3)设计匹配滤波器:

其中，t表示时间，j为虚数单位，s'(t)为发射端发射的线性调频信号基带形式，m＝1,…N表示在接收端效形成N个波束的第m个波束，θ为接收端等效发射波束形成的指向，d为发射阵元间距，λ为波长，Δt为各个发射阵元间引入相对时移；

4)用匹配滤波器h(t,θ_i)对接收回波信号y(t)进行第i路匹配滤波，得到输出的回波信号：其中，θ_i为接收端等效发射第i个波束形成的指向:表示在接收端等效形成N个波束的第i个波束；

5)根据第i路匹配滤波输出结果，得到N路匹配滤波后得到匹配滤波后的回波信号：Z＝[z(t,θ₁),z(t,θ₂),…,z(t,θ_i),…,z(t,θ_N)]^T，其中，(·)^T表示转置；

6)利用转换矩阵T，将匹配滤波后的回波信号Z由波束域变换到阵元域，得到阵元域各目标相对应距离单元的N×L维数据矩阵：X＝TZ；

7)对数据矩阵X进行降维处理，得到(N-2)×K维数据矩阵X′，其中K为慢时间上的采样点数；按如下步骤进行：

7a)取出数据矩阵X中Q个目标对应距离单元的数据相加，得到一个N×1维列矢量：其中t＝τ_q表示第q个目标对应的时间延迟；

7b)根据目标所在距离单元的数据矢量x₀，去掉x₀中第一个和最后一个阵元对应的元素，得到(N-2)×1维数据矢量x′₀：

x′₀＝[x₀(2),x₀(3),…,x₀(i),…,x₀(N-1)]^T，i＝2,3,…,N-1

其中，x₀(i)表示第i个发射阵元对应的目标所在距离单元的数据，(·)^T表示转置；

7c)通过慢时间维采样，得到第k₀个脉冲中目标对应距离单元的数据矢量去除第一个阵元和最后一个阵元对应的异常数据，得到(N-2)×1维数据矢量

其中，表示第k₀个脉冲中第i个发射阵元对应的目标所在距离单元的数据；

7d)将K个脉冲分别得到的(N-2)×1维数据矢量按行排列，得到(N-2)×K维数据矩阵：

其中，k₀＝1,…,K表示第k₀个脉冲，K表示慢时间上的采样点数；

8)对数据矩阵X′进行空间平滑解相干，得到空间平滑协方差矩阵

9)利用空间平滑协方差矩阵估计相干目标角度。

2.根据权利要求1所述方法，其中步骤1)的发射信号S(t)，包括N个阵元的发射信号，各个发射阵元间引入相对时移表示如下：

其中，为发射端发射的线性调频信号基带形式，t表示时间，j为虚数单位，E为发射信号总能量，N为发射端阵元个数，T_p为发射信号时宽，μ＝B_w/T_p为调频斜率，B_w为发射信号带宽。

3.根据权利要求1所述方法，其中步骤2)的回波信号y(t)，表示如下：

其中，q＝1,…,Q表示第q个目标，Q为目标个数，n＝1,…,N表示在发射端第n个阵元，ρ_q为第q个点源的复散射系数，d为发射阵元间距，λ为波长，θ_q为第q个目标的角度，为对第q个目标，发射阵列第一个阵元发射到接收端单天线接收的收发双程时间延迟，R_q为第q个目标到发射端的距离，c为光速，n(t)为1×L维零均值高斯白噪声向量，L为快时间维采样点数。