[发明专利]一种线列阵阵列扩展方法

说明书

本发明公开了一种线列阵阵列扩展方法，属于阵列波束形成技术领域。所述方法包括：获取线列阵的接收信号；将线列阵按奇、偶阵元分成两个子阵；计算奇、偶阵元构成的两个子阵的接收信号协方差矩阵；根据接收信号协方差矩阵构造扩展接收阵列信号；利用常规波束形成或最小方差无畸变响应波束形成方法进行波束形成和目标检测。本发明解决了现有线列阵扩展方法低信噪比下性能下降，鲁棒性差；要求信源信号具有非圆对称性，应用有局限性；阵列扩展方法复杂，计算量大等问题。

技术领域

本发明涉及阵列信号处理方法，具体涉及一种线列阵阵列扩展方法。

背景技术

阵列信号处理技术广泛应用于雷达、通信、声呐等众多军用和民用领域，是这些领域中的一个焦点问题。信噪比是影响阵列信号处理性能的一个关键因素。对于给定的阵列配置，物理阵元数和阵列孔径是确定的，如何提高低信噪比下弱目标的探测性能是工程应用中亟待解决的问题。利用阵列扩展技术，通过虚拟增加阵元数目，实现阵列孔径扩展，提高低信噪比下弱目标的探测性能不失为一种有效途径。目前常用的阵列扩展技术主要有：基于高阶累积量法、基于内插变换法、基于信源和接收信号特性的重构数据法和基于宽带信号时延特性和信号非圆对称性的线列阵扩展方法等。

高阶累积量法有良好稳定的阵列扩展特性，且根据高斯信号的高阶累积量为零的性质，能够对系统中的高斯噪声起到抑制作用，使得其能够在不同的高斯噪声环境下具有良好的估计性能，但该方法计算量庞大，存在很多的冗余信息，当阵元数增加时，这些冗余信息可能使阵元之间发生耦合；内插变换法通过增加阵元数实现阵列扩展，但子区域的长度和内插变换角度的步长难以确定，如何兼顾算法计算量和计算精度是内插变换法的一大难点；基于信源和接收信号特性重构数据法的提出旨在解决内插变换法中存在的“角度敏感”、“插值步长敏感”以及运算量大等问题，但主要应用于L型阵列等特殊的二维阵列，如何将该方法运用到一维阵列模型有待研究；目前常用的一维线列阵扩展方法有基于线列阵时延特性的扩展方法和基于接收信号非圆特性的线列阵扩展方法，前者可以在阵列扩展的同时，实现相干信源的解相干，但在低信噪比条件下鲁棒性较差，后者要求入射信号具有非圆对称性，应用中有局限性。

因此，有必要提出一种新的线列阵的阵列扩展方法。

发明内容

发明目的：为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种低信噪比条件下鲁棒性好、运算量小的线列阵阵列扩展方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种线列阵阵列扩展方法，包括以下步骤：

（1）获取线列阵的接收信号；

（2）将线列阵按奇、偶阵元分成两个子阵，分别得到两个子阵的接收信号和；

（3）计算奇、偶阵元构成的两个子阵的接收信号协方差矩阵；

（4）根据两个子阵接收信号的协方差矩阵以及线列阵的旋转不变性构造扩展接收阵列信号Y；

（5）计算扩展接收阵列信号Y的协方差矩阵；

（6）根据扩展接收阵列信号Y的协方差矩阵，利用波束形成方法对扩展阵列进行波束形成和目标检测。

进一步的，所述步骤（1）中接收阵为均匀线列阵，阵元数为2M，K个远场信号源以平面波入射到接收阵，阵列接收信号为：

其中，为维阵列接收信号向量：

和分别为维源信号向量和维噪声向量：

A为维的阵列流型矩阵：