[发明专利]基于幅相误差阵列的远近场宽带混合源中远场源测向方法

摘要

基于幅相误差阵列的远近场宽带混合源中远场源测向方法，本发明涉及远近场宽带混合源中远场源测向方法。本发明的目的是为了解决现有存在阵列幅相误差时远近场宽带混合信源中远场信源的到达方向估计不准确的问题。基于幅相误差阵列的远近场宽带混合源中远场源测向方法具体过程为：步骤一、构建理想情况下的信源模型；步骤二、根据理想情况下的信源模型构建阵列幅相误差下的信源模型；步骤三、根据阵列幅相误差下的信源模型计算远场信源到达方向估计值。本发明用于信号处理领域。

主权项

1.基于幅相误差阵列的远近场宽带混合源中远场源测向方法，其特征在于：基于幅相误差阵列的远近场宽带混合源中远场源测向方法具体过程为：步骤一、构建理想情况下的信源模型；步骤二、根据理想情况下的信源模型构建阵列幅相误差下的信源模型；步骤三、根据阵列幅相误差下的信源模型计算远场信源到达方向估计值；所述步骤一中构建理想情况下的信源模型；具体过程为：假设N₁个远场线性调频宽带信源和N₂个近场线性调频宽带信源同时到达由2M+1个全向阵元组成的均匀直线阵列上，到达角度为θ，其中n₁＝1,2,…,N₁，n₂＝N₁+1,…,N，N＝N₁+N₂，N为总的信源个数；假设远近场信源个数均为已知，信源之间互不相关且到达阵列的功率相等，将第0个阵元作为相位参考点，近场信源与相位参考点距离为阵元间距为d，d等于信号中心频率对应波长的一半，假设线性调频宽带信源的频率范围为[f_Low,f_High]，设在每个频点上进行了Z次信源采样，经过J个窄带滤波器对信源进行频率划分，则第i个滤波器输出表示为X(fi)＝A(fi,θ)S(fi)+E(fi)   (1)其中fLow＜fi＜fHigh，i＝1,2,…,J，X(fi)为频点fi上的阵列接收向量，表达式为X(fi)＝[X(fi,1),…,X(fi,z),…,X(fi,Z)]   (2)其中X(fi,z)＝[X‑M(fi,z),…,X‑m(fi,z),…,X0(fi,z),…,Xm(fi,z),…,XM(fi,z)]T   (3)式中，X(fi,z)为X(fi)的第z次采样向量，Xm(fi,z)为频点fi上第m个阵元接收到的第z次采样数据，X0(fi,z)为频点fi上第0个阵元接收到的第z次采样数据，XM(fi,z)为频点fi上第M个阵元接收到的第z次采样数据；1≤z≤Z，式(1)中，A(fi,θ)为频点fi上(2M+1)×N维的信号阵列流型矩阵其中为理想情况下频点f_i上远场信源的阵列流型矩阵，元素为信源在频点f_i上的远场信号导向矢量；为理想情况下频点f_i上近场信源的阵列流型矩阵，元素为信源在频点f_i上的近场信号导向矢量；当信源处在远场时，信源与各个阵元的连线之间是平行的，则有其中式中，表示第n₁个远场信源到达第m个阵元相对于它到达相位参考点的延时，n₁＝1,2,…N₁，m＝‑M,…,‑m,…,0,…,m,…,M，m取值为整数；c为电磁波在真空中的传播速度，j为复数标志，T为对矩阵求转置；当信源处在近场时，则有通过余弦定理可以得出式中，表示第n₂个近场信源到达第m个阵元相对于它到达相位参考点的延时，利用傅立叶级数展开有式(1)中式中，S(f_i)为频点f_i上的信号矢量矩阵，其中为频点f_i上远场信源的矢量矩阵，为频点f_i上第n₁个远场信源的矢量矩阵，n₁＝1,2,…,N₁；为频点f_i上近场信源的矢量矩阵，为频点f_i上第n₂个近场信源的矢量矩阵，n₂＝N₁+1,…,N；式(1)中E(fi)为频点fi上的噪声矢量矩阵，均值为0，方差为σ2(fi)，则理想情况下频点fi上的阵列协方差矩阵为式中，I(2M+1)×(2M+1)为(2M+1)×(2M+1)维的单位矩阵，H为对矩阵求共轭转置；其中远场信源的协方差矩阵近场信源的协方差矩阵