[发明专利]一种基于三均匀直线阵级联的稀疏阵组阵方法及应用

说明书

本发明公开一种基于三均匀直线阵级联的稀疏阵组阵方法及应用，利用三个均匀直线阵组阵，通过设置大子阵阵元间距降低互耦影响，同时设置合理的子阵间距，可获得大孔径虚拟均匀直线天线阵，进而可以完成无模糊高精度的DOA估计。本发明改进了现有三均匀直线阵级联中三子阵的阵元位置，构造一个基于三均匀直线阵级联的低互耦阵列，实现差集合中小于子阵阵元间距的元素权值为1的优化目标，有效改善了现有稀疏阵型阵元间存在的互耦泄漏现象，在保证了低互耦的同时，保证了连续虚拟阵列孔径。在强互耦条件下，本发明阵型可获得最高的DOA估计精度，同时，随着互耦强度的增加，具有较好的鲁棒性。

技术领域

本发明属于电子通信技术领域，尤其涉及一种基于三均匀直线阵级联的稀疏阵组阵方法及应用。

背景技术

基于阵列的波达方向(DOA)估计技术，在子空间算法下，可获得超分辨的估计结果。当前，阵列广泛应用均匀直线阵。为获得无模糊角度估计值，通常设置天线阵元间距不大于入射信号半波长。随着新型通信技术发展，对于DOA估计精度需求也越来越高。但均匀直线阵往往只能通过增加阵元数从而增大阵列孔径提升精度，但同时增大了设备硬件复杂度，且小阵元间距会引入互耦干扰恶化DOA估计性能。因此，考虑设计阵元间距大于半波长的稀疏阵型，从而实现高精度、无模糊、低互耦影响的DOA估计，已成为无线通信中的研究热点。

当前稀疏天线阵型设计的主要思路是，通过将物理天线阵列映射为一个大孔径虚拟均匀直线阵，从而实现无模糊高精度的DOA估计。但现有的稀疏阵为实现大孔径虚拟阵，不同阵元之间存在多个小阵元间距。当天线之间互耦干扰较强时，DOA估计精度恶化严重。

发明内容

针对现有的稀疏阵为实现大孔径虚拟阵，不同阵元之间存在多个小阵元间距，当天线之间互耦干扰较强时，DOA估计精度恶化严重的问题，本发明提出一种基于三均匀直线阵级联的稀疏阵组阵方法及应用，利用三个均匀直线阵组阵，通过设置大子阵阵元间距降低互耦影响，同时设置合理的子阵间距，可获得大孔径虚拟均匀直线天线阵，进而可以完成无模糊高精度的DOA估计。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提出一种基于三均匀直线阵级联的稀疏阵组阵方法，包括：

设置三个天线子阵，分别为第一子阵、第二子阵和第三子阵，其中第一子阵是一个拥有M₁阵元和子阵间距为d₁的均匀直线阵，第二子阵是一个拥有M₂阵元和子阵间距为d₂的均匀直线阵，第三子阵是一个拥有M₃阵元和子阵间距为d₃的均匀直线阵；第二子阵的第一个阵元与第一子阵的第一个阵元的间距为L₁，第三子阵的第一个阵元与第一子阵的第一个阵元的间距为L₂。

进一步地，所述三个天线子阵的阵列阵元位置为

其中，分别表示第一子阵阵列、第二子阵阵列、第三子阵阵列，m₁,m₂,m₃为整数。

进一步地，当总阵元数M＝M₁+M₂+M₃固定时，阵列相关参数设置为：

其中，r、β为简化公式而定义的中间参数，分别表示向下与向上取整；d表示子阵阵元间距的基本单元。

本发明另一方面提出任一所述的一种基于三均匀直线阵级联的稀疏阵组阵方法得出的三个天线子阵组成的稀疏阵在DOA估计中的应用。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：