[发明专利]基于四阶累量的非圆信号均匀阵列波达方向角估计方法

摘要

本发明公开了一种基于四阶累量的非圆信号均匀阵列波达方向角估计方法，主要解决波达角估计中阵元一定，未充分挖掘虚拟阵元使估计目标信号数较少的问题。实现步骤：构建一个非圆信号均匀线性阵列；获取非圆信号均匀线性阵列的输出信号并计算其两组四阶累量；以两组四阶累量构造两组四阶累量矩阵；构造最终四阶累量矩阵并计算其噪声子空间并构造非圆信号均匀线性阵列导向矢量计算空间谱；根据空间谱绘制幅度谱图，得到波达方向角。本发明采用了四阶累量估计目标信号的波达方向角，并计算了非圆信号均匀线性阵列的两组四阶累量。阵元数一定时大大提高了阵列可测非圆信号数，适用于目标侦察和无源定位。

主权项

1.一种基于四阶累量的非圆信号均匀线性阵列波达方向角估计方法，其特征在于，包括有如下步骤：(1)构造非圆信号均匀线性阵列：将每个天线接收机称为一个阵元，用M个天线接收机形成针对目标的非圆信号均匀线性阵列Q，非圆信号均匀线性阵列Q的阵元间距为d，定义非圆信号均匀线性阵列Q的第一个阵元为起始阵元，阵列原点为0，起始阵元位置为d，非圆信号均匀线性阵列Q的各阵元位置为d,2d,3d,…,md,…,Md；其中，M≥1,0＜d≤λ/2，λ为入射到阵列的窄带信号波长；(2)得到目标的非圆信号均匀线性阵列输出信号Y(t)：假设空间中有K个非圆目标信号，Y(t)＝[y₁(t),y₂(t),…,y_i(t),…,y_M(t)]，其中y_i(t)表示非圆信号均匀线性阵列的第i个阵元的输出信号，i为非圆信号均匀线性阵列中的阵元序号，i的取值范围是1≤i≤M；通过天线接收机的采样和滤波得到目标非圆信号均匀线性阵列输出信号Y(t)；(3)分别计算非圆信号均匀线性阵列输出信号Y(t)的两组四阶累量：对非圆信号均匀线性阵列输出信号Y(t)求解第一组四阶累量c₁(k1,k2,k3,k4)，对非圆信号均匀线性阵列输出信号Y(t)求解第二组四阶累量c₂(k1,k2,k3,k4)；(4)分别构造两组四阶累量矩阵G₁、G₂：根据非圆信号均匀线性阵列输出信号Y(t)的两组四阶累量，分别构造出第一组四阶累量对应的第一组四阶累积矩阵G₁和第二组四阶累量对应的第二组四阶累积矩阵G₂；(5)利用两组四阶累量矩阵G₁、G₂，生成天线接收机的最终四阶累量矩阵G：其中G₂^H为G₂的共轭转置矩阵，G₁^T为G₁的转置矩阵；(6)计算最终四阶累量矩阵G的噪声子空间U_n；对最终四阶累量矩阵G进行特征分解后，依据特征向量构造噪声子空间U_n；(7)构造非圆信号均匀线性阵列导向矢量α(θ)；用两个(4D+1)×1维的0向量参与构造非圆信号均匀线性阵列导向矢量α(θ)；(8)根据非圆信号均匀线性阵列导向矢量α(θ)和最终四阶累量矩阵G的噪声子空间U_n，计算目标信号空间谱P(θ)；(9)得到目标的波达方向角度值：以波达方向角范围θ的值为x轴坐标，以空间谱P(θ)的幅度值为y轴坐标，绘制幅度谱图，从该幅度谱图中按照从高到低的顺序寻找幅值前K个谱峰，K表示非圆信号均匀线性阵列的空间目标信号个数，K≥1，这些谱峰的峰值点所对应的x轴坐标即为目标的波达方向角度值。