[发明专利]一种角度相关互耦影响下相干信号的高分辨率定位方法

说明书

本发明公开了一种角度相关互耦影响下相干信号的高分辨率定位方法，根据获取的天线阵列，建立阵元角度相关互耦系数模型和相干信号的阵列数据接收模型；然后，根据角度相关互耦矩阵的拓普利兹对称特性，构建阵列流形矢量线性组合；接着，对多个信号的阵列流形矢量进行归一化处理，得到对应的归一化线性组合；其次，对中心阵列进行子阵划分，得到线性预测系数；最后根据所述线性预测系数构建估计方程，得到对应的DOA值。本发明不仅去掉了角度相关互耦效应与多径影响，而且在相干源间隔相近时，提供算法的估计精度。

技术领域

本发明涉及阵列信号处理技术领域，尤其涉及一种角度相关互耦影响下相干信号的高分辨率定位方法。

背景技术

波达方向的估计是阵列信号处理中的基本问题，被广泛的应用在雷达、声呐、无线通信以及电子侦查等领域。在过去的几十年中，许多高分辨的DOA估计算法被提出，如MUSIC、ESPRIT和ROOT-MUSIC等。这些算法都需要知道准确的阵列流型矢量。但是在实际的系统中，有两类问题存在使得DOA估计性能下降：一是阵列流型矢量由于阵元间的互耦效应影响而偏离准确值；二是环境中信号的多径传播效应，使协方差矩阵秩缺损。针对互耦效应与信号源相干的问题，许多算法被提出，但都是针对角度不相关互耦情况下的DOA估计。近年来，相继有有学者发现互耦效应与来波角度相关，使上述问题中的信号建模发生改变：针对每一个来波信号，都会有不同的互耦矩阵。为了解决不同信号的互耦矩阵不相同的问题，而在相干源信号下，现有的未知互耦效应影响下相干信号源定位算法存在估计精度降低、估计自由度上减少和估计分辨率减小，导致算法的估计精度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种角度相关互耦影响下相干信号的高分辨率定位方法，提供算法的估计精度。

为实现上述目的，本发明提供了一种角度相关互耦影响下相干信号的高分辨率定位方法，包括：

根据获取的天线阵列，建立阵元角度相关互耦系数模型和相干信号的阵列数据接收模型；

根据角度相关互耦矩阵的拓普利兹对称特性，构建阵列流形矢量线性组合；

对多个信号的阵列流形矢量进行归一化处理，得到对应的归一化线性组合；

对中心阵列进行子阵划分，得到线性预测系数；

根据所述线性预测系数构建估计方程，得到对应的DOA值。

其中，根据角度相关互耦矩阵的拓普利兹对称特性，构建阵列流形矢量线性组合，包括：

根据角度相关互耦矩阵的拓普利兹对称特性，将得到的选择矩阵与所述天线阵列接收的原始数据相乘后，更新得到的去角度相关互耦接收数据中的相干系数，得到对应的阵列流形矢量线性组合。

其中，对多个信号的阵列流形矢量进行归一化处理，得到对应的归一化线性组合，包括：

根据得到的所述去角度相关互耦接收数据，计算出在对应快拍数下的协方差矩阵，并对所述协方差矩阵进行特征值分解后，对等式两边同时进行归一化处理，得到对应的归一化线性组合。

其中，对中心阵列进行子阵划分，得到线性预测系数，包括：

对具有多个阵元的中心阵列进行子阵划分，得到多个子阵，并根据所述子阵划分方法，将所述归一化线性组合进行分组，并根据所述归一化线性组合中的元素关系构建前后向线性预测模型。

其中，对中心阵列进行子阵划分，得到线性预测系数，还包括：

将前向线性预测方程和后向线性预测方程进行堆叠，并改写成矩阵形式，并根据得到的线性估计方程计算出线性预测系数。

其中，根据所述线性预测系数构建估计方程，得到对应的DOA值，包括：