[发明专利]一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法

权利要求书

1.一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，确定平面阵，所述平面阵检测范围内存在目标，且所述平面阵包括Q个阵元，将平面阵划分为L₁×L₂维子阵矩阵，所述L₁×L₂维子阵矩阵包括L₁×L₂个子阵；其中，Q、L₁和L₂分别为大于0的正整数；

步骤2，对所述L₁×L₂维子阵矩阵进行划分，得到top子阵、bottom子阵、left子阵和right子阵；

在所述步骤2中，所述top子阵、bottom子阵、left子阵和right子阵，其得到过程为：

将L₁×L₂维子阵矩阵中第1行到第L₁/2行、第1列到第L₂列划分为top子阵，将L₁×L₂维子阵矩阵中第L₁/2+1行到第L₁行、第1列到第L₂列划分为bottom子阵；

将L₁×L₂维子阵矩阵中第1行到第L₁行、第1列到第L₂/2列划分为left子阵，将L₁×L₂维子阵矩阵中第1行到第L₁行、第L₂/2+1列到第L₂列划分成right子阵；

步骤3，分别计算top子阵最优权和left子阵最优权，进而分别计算得到top子阵输出结果、bottom子阵输出结果、left子阵输出结果和right子阵输出结果；

所述步骤3的子步骤为：

(3.1)建立平面阵列信号模型：设定平面阵检测范围内存在空间远场，并设定该空间远场包括1+P个信源，所述1+P个信源为1个期望信号和P个窄带干扰，1个期望信号和P个窄带干扰入射到平面阵，空间远场向平面阵入射信号的波长为λ，所述信号为1个期望信号和P个窄带干扰；P为大于0的正整数；

其中，1个期望信号到达角度为第k个窄带干扰到达角度为k＝1，2，…，P，θ₀为1个期望信号俯仰角，θ_k表示第k个窄带干扰俯仰角，为1个期望信号方位角，为第k个窄带干扰方位角；

计算得到窄带条件下t时刻Q个阵元接收的快拍数据x(t)：

其中，k′＝0，1，2，…，P，a(θ_k′，φ_k′)表示第k′个信源的导向矢量，表示1个期望信号的导向矢量，表示第k个窄带干扰的导向矢量，s_k′(t)表示第k′个信源的复包络，s₀(t)表示1个期望信号的复包络，s_k(t)表示第k个窄带干扰的复包络，n(t)表示t时刻均值为0、方差为的且相互独立的加性高斯白噪声，表示加性高斯白噪声n(t)的方差，t表示时间变量，

i＝1，2，…，Q，x_i表示第i个阵元在平面阵上相对于坐标原点的横坐标，y_i表示第i个阵元在平面阵上相对于坐标原点的纵坐标，λ表示空间远场向平面阵入射信号的波长，所述信号为1个期望信号和P个窄带干扰：

然后将窄带条件下t时刻Q个阵元接收的快拍数据写为向量形式：

X(t)＝AS(t)+n(t)＝[x₁(t)，x₂(t)，…，x_i(t)，…，x_Q(t)]^T

其中，X(t)表示窄带条件下t时刻Q个阵元接收的快拍数据向量，A表示阵列流形矩阵，A＝[a(θ₀，φ₀)，a(α₁，φ₁)，…，a(θ_k，φ_k)，…，a(θ_P，φ_P)]，S(t)表示t时刻1+P个信源的复包络向量，S(t)＝[s₀(t)，s₁(t)，…，s_k(t)，…，s_p(t)]^T，[]^T表示求矩阵转置，x_i(t)表示窄带条件下t时刻第i个阵元接收的快拍数据，i＝1，2，…，Q，Q表示平面阵包括的阵元总个数；

(3.2)将窄带条件下t时刻L₁×L₂个子阵接收的降维后快拍数据记为x_sub(t)，x_sub(t)＝T^Hx(t)，x(t)表示窄带条件下t时刻Q个阵元接收的快拍数据；T表示Q×L₁L₂维降维矩阵，当且仅当第i个阵元被划分到第j个子阵时，有T(i，j)＝1，其余元素值为0；1≤i≤Q，1≤j≤L₁×L₂，T(i，j)表示Q×L₁L₂维降维矩阵中第i行、第j列元素；

计算top子阵最优权a(θ₀，φ₀)为1个期望信号的导向矢量，x_{sub_top}(t)表示窄带条件下t时刻top子阵接收的降维后快拍数据，μ为任意非零常数，E(·)表示求期望，(·)^H表示共轭转置；

然后根据所述top子阵最优权W_{opt_top}，分别得到t时刻top子阵输出结果y_top(t)和t时刻bottom子阵输出结果y_bottom(t)，x_{sub_bottom}(t)表示窄带条件下t时刻bottom子阵接收的降维后快拍数据，x_{sub_top}(t)表示窄带条件下t时刻top子阵接收的降维后快拍数据；

(3.3)对left子阵，根据线性约束最小方差LCMV准则进行子阵级自适应抗干扰计算求出left子阵最优权x_{sub_left}(t)表示窄带条件下t时刻left子阵接收的降维后快拍数据，a(θ₀，φ₀)为1个期望信号的导向矢量；

然后根据所述left子阵最优权W_{opt_left}，分别得到t时刻left子阵输出结果y_left(t)和t时刻right子阵输出结果y_right(t)，x_{sub_left}(t)表示窄带条件下t时刻left子阵接收的降维后快拍数据，x_{sub_right}(t)表示窄带条件下t时刻right子阵接收的降维后快拍数据；

步骤4，根据top子阵输出结果、bottom子阵输出结果、left子阵输出结果和right子阵输出结果，计算得到top子阵和bottom子阵之间的相位差和left子阵和right子阵之间的相位差；

所述步骤4的子步骤为：

4.1对t时刻top子阵输出结果y_top(t)和t时刻bottom子阵输出结果y_bottom(t)分别进行快速傅里叶变换，分别得到l频点top子阵功率谱Y_top(l)和l频点bottom子阵功率谱Y_bottom(l)，l表示与时间变量t对应的频点变量，t＝0，1，…，snaps-1，l＝0，1，…，snaps-1，snaps表示设定的快拍总个数，snaps≥1；

4.2分别求出l频点top子阵功率谱的幅度谱|Y_top(l)|的最大谱线下标，记为top_index，以及求出l频点bottom子阵功率谱的幅度谱|Y_bottom(l)|的最大谱线下标，记为bottom_index，进而计算top子阵和bottom子阵之间的相位差

其中，Y_top(top_index)表示top_index频点top子阵功率谱，Y_bottom(bottom_index)表示bottom_index频点bottom子阵功率谱，|·|表示取模，arg(·)表示取辐角主值；

4.3对t时刻left子阵输出结果y_left(t)和t时刻right子阵输出结果y_right(t)分别进行快速傅里叶变换，分别得到l频点left子阵功率谱Y_left(l)和l频点right子阵功率谱Y_right(l)；

4.4分别求出l频点left子阵功率谱Y_left(l)的幅度谱|Y_left(l)|的最大谱线下标，记为left_index，以及求出l频点right子阵功率谱Y_right(l)的幅度谱|Y_right(l)|的最大谱线下标，记为right_index，进而计算left子阵和right子阵之间的相位差

其中，Y_left(left_index)表示left_index频点left子阵功率谱，Y_right(right_index)表示right_index频点right子阵功率谱；

步骤5，根据top子阵和bottom子阵之间的相位差和left子阵和right子阵之间的相位差，计算得到目标俯仰角和目标方位角，所述目标俯仰角和目标方位角为一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角结果；

在所述步骤5中，所述目标俯仰角为θ，所述目标方位角为φ，其表达式分别为：

其中，λ表示空间远场向平面阵入射信号的波长，D_{top_bottom}表示top子阵中心和bottom子阵中心之间的间距，D_{left_right}表示left子阵中心和right子阵中心之间的间距，arcsin表示求反正弦。

2.如权利要求1所述的一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，其特征在于，在步骤1中，所述L₁×L₂维子阵矩阵，其得到过程为：

设定平面阵检测范围内存在空间远场，空间远场向平面阵入射信号的波长为λ；所述平面阵水平方向为x轴方向，竖直方向为y轴方向，x轴方向和v轴方向交点是坐标原点；将平面阵包括的Q个阵元以x轴方向间距d_x、y轴方向间距d_y等间隔放置后，采用均匀子阵划分方法将平面阵划分为L₁×L₂维子阵矩阵，所述L₁×L₂维子阵矩阵包括L₁×L₂个子阵，每个子阵至少包括一个阵元；其中，