[发明专利]一种基于分布式阵列的联合测角方法和装置

权利要求书

1.一种基于分布式阵列的联合测角方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)设置分布式阵列；

将M≥2个均匀线性子阵列水平摆放在同一直线上，该M个子阵列组成分布式阵列；其中每个子阵列有N个阵元，N≥2；各子阵列内相邻阵元的间距为d；

在该分布式阵列的远场，有U个目标持续辐射波长为ξ的电磁波，U≥2，各目标相对分布式阵列的方位角表示为θ_u∈(-π/2,π/2)，u＝1,…,U；

2)数据采集；

将t时刻第m个子阵列中第n个阵元接收到的信号表示为y_m,n(t)，m＝1,…,M，n＝1,…,N，则t时刻第m个子阵列接收信号构成矢量y_m(t)，表示为：

将各子阵列接收的信号在T_s0时刻进行采样，得到该时刻的单快拍采样信号构成矩阵Y，表示为：

3)利用步骤2)得到的矩阵Y，采用盲源分离算法估计各子阵列间的相位差，得到T_s时刻的子阵列间相位差估计矩阵；具体步骤如下：

3-1)利用矩阵Y计算协方差矩阵：

对进行特征值分解，得到：

其中，是列满秩矩阵，为对角矩阵；

构建白化矩阵W，表示为：

将矩阵Y进行白化处理，得到：

3-2)计算Z的四阶积累矩阵

其中，z_i(m)表示第i个目标辐射电磁波的波形随子阵列序号m变化而对应的随机变量，表示求z_j(m)的共轭；

表示矩阵的第行第列元素，

Cum(·)定义为：

其中，E代表期望；

则

其中，[Z]_i，p表示矩阵Z的第i行第p列元素，表示求元素[Z]_j，p的共轭；

3-3)对Z的四阶积累矩阵Q_Z进行特征值分解，得到前U个最大的特征值λ_u＞0和每个特征值对应的特征向量

定义一组矩阵其中每个矩阵满足vec(H_u)＝h_u，其中vec(·)表示对矩阵做列向量化；

建立矩阵集合

3-4)对中的所有矩阵进行近似联合对角化，求解对应的酉矩阵具体表示为：

其中，|diag(·)|²表示求矩阵的对角元素平方和；

3-5)估计各子阵列间的相位差，得到T_s时刻的子阵列间相位差估计矩阵表示为：

4)利用步骤3)得到的子阵列间相位差估计矩阵，采用匹配滤波的方式得到T_s时刻各目标方位角的估计结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)具体计算方法如下：

其中，为矩阵的第u个行向量，u＝1,…,U；

导引矢量定义为：

3.一种采用如权利要求2所述方法的基于分布式阵列的联合测角装置，其特征在于，该装置包括：M个子阵列信号采集模块、数据中心存储模块、相位差估计模块和角度估计模块；其中，每个子阵列信号采集模块的输出端分别连接数据中心存储模块的输入端，数据中心存储模块的输出端分别连接相位差估计模块的输入端与角度估计模块的输入端，相位差估计模块的输出端连接角度估计模块的输入端；

所述每个子阵列信号采集模块用于分别获取各子阵列接收到的目标辐射电磁波信号，并在同一时刻进行采样，然后将各子阵列采样后的单快拍采样信号数据发送给数据中心存储模块；

所述数据中心存储模块用于存储各子阵列信号采集模块发送的单快拍采样信号数据，然后将存储的数据分别发送给相位差估计模块和角度估计模块；

所述相位差估计模块用于根据数据中心存储模块发送的单快拍采样信号数据，估计各子阵列之间的相位差，然后将子阵列间相位差的估计值发送给角度估计模块；

所述角度估计模块用于根据数据中心存储模块发送的单快拍采样信号数据和相位差估计模块发送的子阵列间相位差的估计值，计算得到对应采样时刻的各个目标的方位角的估计结果并输出。