[发明专利]基于全角度搜索的幅相误差单辐射源测向方法

说明书

本发明属于波达方向估计技术领域，尤其涉及基于全角度搜索的幅相误差单辐射源测向方法。基于全角度搜索的幅相误差单辐射源测向方法，包括：建立幅相误差条件下的阵列接收模型；选取固定值作为角度间隔，对天线进行校正，在各取值点方向放置信源，利用基于单辅助源的有源校正算法，得到天线对应于各取值点方向的幅相误差矩阵；由天线阵列得到的观测数据分析其二阶统计特性，得到协方差矩阵以及信号和噪声两个子空间，利用信号与噪声子空间的正交性，构造空间谱函数，调用幅相误差矩阵，在对应取值点方向作误差补偿，通过谱峰搜索得到误差校正后的来波方向估计值。本发明实现了幅相误差条件下的来波方向估计。

技术领域

本发明属于波达方向估计技术领域，尤其涉及基于全角度搜索的幅相误差单辐射源测向方法。

背景技术

波达方向估计是阵列信号处理的一个重要的研究方向，在医学、军事等领域具有越来越广泛的应用。在已知的方向估计技术中，大多数是在阵列流型精确已知的前提下展开研究的，但是实际接收条件下，由于制作工艺、自然环境等的影响，阵列天线会存在幅相误差，导致阵列流型发生变化，此时原有的DOA估计技术不再适用。因此，幅相误差条件下的DOA估计越来越受到研究领域的重视。

当前，阵列误差校正主要有两种方法——有源校正法和自校正法，两种方法有着不同的应用背景和适用对象。有源校正法是在已知信号源的情况下对误差进行校正的方法。通过在空间放置方位精确已知的辅助信源，估计出阵列误差，并利用已知误差对实际的接收数据进行补偿，从而实现对信号参数的精确估计。此种方法计算量较小，工程上易实现；同时估计结果准确，偏差小。且理论上讲，有源校正法可以完全消除阵列误差的影响。与有源校正类方法相比，自校正类方法无需设置辅助信号源，这类方法是在信号辐射源未知的情况下对误差和信号方位进行联合估计。自校正方法的实现一般是借助于优化算法来进行作用的，估计结果有偏差且计算复杂度大，尤其涉及到高维、多模非线性时，计算量尤其巨大。因此在实际的工程实践中，通常采用实现难度小且结果更准确的有源校正技术。

然而，在利用有源校正技术对阵列幅相误差求解的过程中，以往的绝大多数方法都是以阵列各方向的幅相误差一致为前提。但是实际情况下，受制作工艺的限制，天线的方向图不一致，在不同方向的增益和相位误差不同。此时，若认为天线的方向图一致，势必会造成幅相误差求解不准确，来波方向估计偏离真实值的现象。

发明内容

针对工程实际中存在的天线方向图不一致的情况，本发明提出了基于全角度搜索的幅相误差单辐射源测向方法。实现了幅相误差条件下的来波方向估计。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于全角度搜索的幅相误差单辐射源测向方法，包括以下步骤：

步骤1：建立幅相误差条件下的阵列接收模型；

步骤2：构建天线对应于各取值点方向处的幅相误差矩阵；

步骤3：利用谱峰搜索进行幅相误差补偿，估计来波方向。

优选地，所述步骤2包括：

步骤2.1：选取固定值θo作为角度间隔，对阵列接收模型中的天线进行K＝360/θ₀次校正；

步骤2.2：在取值点方向θ_k放置信源，其中k＝1,2,…,K，利用基于单辅助源的有源校正算法，得到天线对应于各取值点方向的幅度和相位误差矩阵；

步骤2.3：通过幅度和相位误差矩阵得到幅相误差矩阵。

优选地，所述步骤3包括：

步骤3.1：由天线阵列得到的观测数据分析其二阶统计特性，得到协方差矩阵以及信号和噪声两个子空间；

步骤3.2：利用信号与噪声子空间的正交性，构造空间谱函数；