[发明专利]一种基于对称嵌套阵列的混合场信源定位方法

说明书

本发明提出一种基于对称嵌套阵列的混合场信源定位方法，包以下步骤：设置天线阵列，所述天线阵列为对称嵌套阵列；估计远场信号DOA，获得远场信号DOA估计值；分离近场分量与远场分量；计算近场信号的四阶累积量虚拟差分阵列；利用谱峰搜索得到近场信号DOA估计值；根据近场信号DOA估计值估计近场信号距离，得到近场信号距离估计值。本发明使用了混合阶统计量，相较于二阶统计量算法，克服了高斯噪声干扰和自由度减半的问题；使用对称嵌套阵列和四阶累积量虚拟差分阵列，提升了远场DOA、近场DOA和近场距离的估计精度；使用了斜投影技术，分离远场与近场分量，从而无需根据距离参数区分远近场信号。由此，减少了搜索次数，进而降低了算法的计算复杂度。

技术领域

本发明属于阵列信号处理领域中的混合场定位方面，特别是利用一种关于原点对称的嵌套阵列来实现高精度的混合场信源定位方法。

背景技术

被动信源定位是指利用阵列信号处理方法，估计出目标信源的DOA或者距离等定位参数，以此来确定信源空间位置的技术。近年来，被动信源定位是阵列信号处理领域的研究热点之一。在雷达、声纳、通信和地震探测等诸多民用和军用领域有非常重要的作用。

随着信息技术的飞速发展，通信技术的应用环境也越来越复杂。如在雷达、声纳、声源定位和电子侦察等领域，目标信号不再是纯远场信源或纯近场信源，而是由远场源和近场源共存组成。在这种环境下，混合场信源定位算法不但要估计出目标信.源的定位参数，还要准确分离远场与近场信源。原先的纯远场或纯近场信源定位估计方法已不再适用于上述环境。因而，混合场信源定位方法成为当前阵列信号处理领域的研究热点之一，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

在现有的技术中，有的使用了均匀线阵，为了提升定位参数的估计精度，稀疏阵列被引入混合场信源定位研究中。但一般的估计精度不高或者定位算法复杂。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于对称嵌套阵列的混合场信源定位方法，用于实现高精度和较低复杂度的混合源定位参数定位估计。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于对称嵌套阵列的混合场信源定位方法，该方法包以下步骤：

设置天线阵列，所述天线阵列为对称嵌套阵列；

估计远场信号DOA，获得远场信号DOA估计值；

分离近场分量与远场分量；

计算近场信号的四阶累积量虚拟差分阵列；

利用谱峰搜索得到近场信号DOA估计值；

根据近场信号DOA估计值估计近场信号距离，得到近场信号距离估计值。

优选地，所述估计远场信号DOA，获得远场信号DOA估计值的具体方法为：

计算天线阵列的观测数据矢量X(t)在快拍数为N的协方差矩阵R；

对协方差矩阵R进行特征分解，得到其噪声子空间，其中，U_s是(2M+1)×K维信号子空间；Σ_s是K×K维的对角矩阵，对角线元素为R的K个最大特征值；为U_s的共轭转置；U_n是(2M+1)×(2M+1-K)维噪声子空间；Σ_n是(2M+1-K)×(2M+1-K)维的对角矩阵，包含有R的2M+1-K个最小特征值；为U_n的共轭转置；

根据远场MUSIC谱峰搜索，得到K-K₁个远场DOA估计值

优选地，所述的分离近场信号分量与远场信号分量的方法为：

根据远场信号DOA估计值计算斜投影矩阵

根据斜投影矩阵分离远场信号分量与近场信号分量。