[发明专利]基于嵌套式子阵阵列的波达方向估计方法

摘要

本发明公开了一种基于嵌套式子阵阵列的波达方向估计方法，主要解决现有技术中存在自由度、阵列孔径和阵列密度不高的问题。其实现过程是1.给定总阵元数确定子阵数目和子阵内阵元数目；2.根据子阵内阵元数目选取均匀线阵或最小冗余阵列或嵌套式线阵结构；3.根据子阵数目选取均匀线阵或最小冗余阵列或嵌套式线阵结构；4.根据选取的子阵内阵元结构和子阵结构构造嵌套式子阵阵列；5.根据嵌套式子阵阵列得到接收数据X(t)；6.根据X(t)得到差分合成阵列接收数据zc，进而得到秩恢复数据协方差矩阵RSS；7.对RSS特征值分解，得到波达方向估计角度。本发明在同等条件下具有阵列配置灵活，波达方向估计测角性能好的优点，可用于雷达目标信号检测或功率估值。

主权项

一种基于嵌套式子阵阵列的波达方向估计方法，包括：1)构造嵌套式子阵阵列：1a)给定总阵元数S，对S进行因式分解，得到子阵内阵元数目M及子阵数目N；1b)根据子阵内阵元数目M，设计子阵内阵元结构，同时计算子阵内阵元的位置矢量uM：uM＝[m1,m2,…,mi,…,mM]·d，其中，mi表示子阵内第i个阵元位置系数，1≤i≤M，且m1＝0，d为入射信号的半波长；1c)根据子阵数目N，设计子阵结构，同时计算N个子阵的阵位置矢量uN：uN＝[n1,n2,…,nj,…,nN]·D，其中，nj表示第j个子阵位置系数，1≤j≤N，且n1＝0，D＝L·d为子阵间的最优间隔单元，L表示子阵间最优间隔单元系数，L的选取由子阵内阵元结构决定：当子阵内阵元结构设计为均匀线阵ULA结构时，子阵间最优间隔单元系数为L＝2M‑1；当子阵内阵元结构设计为最小冗余阵列MRA时，子阵间最优间隔单元系数为：L＝M(M‑1)+1‑2fM；当子阵内阵元结构设计为嵌套式线阵NLA时，根据子阵内阵元数目M的奇偶性确定：若子阵内阵元数目M为偶数，则子阵间最优间隔单元系数L＝M2/2+M‑1；若子阵内阵元数目M为奇数，则子阵间最优间隔单元系数L＝(M+1)2/2‑1；1d)根据上述设计参数，计算嵌套式子阵阵列位置矢量v：v=uN⊕uM={nj·D+mi·d}=[p1,p2,...,pk,...,pS]·d,]]>其中pk表示嵌套式子阵阵列第k个阵元的位置系数，k＝1,2,…,S，符号表示交叉求和；2)根据嵌套式子阵阵列，得到嵌套式子阵阵列的接收数据X(t)；3)根据阵列接收数据X(t)估计嵌套式子阵阵列的协方差矩阵RXX，向量化该协方差矩阵得到向量化接收数据zct，去除zct中重复的元素，得到虚拟的差分合成阵列接收数据zc：4)将差分合成阵列接收数据zc划分为lc个子阵接收数据，其中zcg是第g个子阵接收数据，g＝1,2,…,lc；计算第g个子阵的协方差矩阵Rg，并对该Rg进行前后向平滑平均，得到秩恢复的数据协方差矩阵RSS，其中lc表示划分的子阵个数，fv表示嵌套式子阵阵列的自由度；5)根据秩恢复的数据协方差矩阵RSS估计出空间谱函数S(θ)，计算S(θ)中Q个极大值S(θq)，该S(θq)对应的角度θq即为波达方向，其中，θq表示第q个入射信号的入射角，q＝1,2,…,Q，Q表示入射信号的总个数。