本發(fā)明屬于信號處理，具體涉及一種基于虛擬陣列擴展技術的共形極化敏感陣列doa(direction?of?arrival，波達方向)估計方法。

背景技術：

1、共形陣列附著于載體表面，與載體結構貼合，是一種與物體外形保持一致的布陣方式，最大程度上保持了載體的氣動性能，提高了空間利用率，使搭載裝備具有更好的隱身性能。共形陣列廣泛應用于飛機、衛(wèi)星和導彈等高速運動的載體上。

2、由于不能破壞載體結構，共形陣列結構稀疏且不規(guī)則，陣元數(shù)目受限，沒有類似于均勻圓陣等規(guī)則陣列的良好性能，在方位向布陣不連續(xù)的二維共形陣列，存在doa估計精度差的問題，無法正常進行測向任務。

3、對于不規(guī)則的共形極化敏感陣列，針對其doa估計精度差的情況，現(xiàn)有的解決方案分為以下三種：對幅相誤差進行離線標定存儲、在設備中加裝實時校正硬件模塊以及增加陣元數(shù)目。

4、其中，對幅相誤差進行離線標定存儲，該方法實施周期長，且接收通道隨著溫度的升高幅相不一致差異巨大，若要覆蓋載體工作的所有環(huán)境溫度，會對載體內(nèi)部存儲造成巨大壓力，增高載體硬件成本。而在載體中加裝實時校正硬件模塊，該方法需要載體內(nèi)部空間充足，然而在實際工程中，小型飛行器內(nèi)部空間有限，無法加裝該模塊。在不規(guī)則的共形極化敏感陣列中增加陣元數(shù)目的方式，由于載體可放置陣元的空間不連續(xù)，最終形成的共形陣列沒有良好的解模糊能力，且增加陣元也會增大成本。

5、綜上，急需一種估計精度高、實現(xiàn)簡單且成本低的共形極化敏感陣列doa估計方法。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術中所存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于虛擬陣列擴展技術的共形極化敏感陣列doa估計方法。

2、本發(fā)明要解決的技術問題通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供了一種基于虛擬陣列擴展技術的共形極化敏感陣列doa估計方法，包括：

4、從共形極化敏感陣列中確定出稀疏非均勻線陣，并構建所述共形極化敏感陣列的第一陣列流型和所述稀疏非均勻線陣的第二陣列流型；

5、根據(jù)所述第一陣列流型和空間信號計算所述共形極化敏感陣列的接收數(shù)據(jù)的第一協(xié)方差矩陣；

6、根據(jù)所述第二陣列流型和所述空間信號計算所述稀疏非均勻線陣的接收數(shù)據(jù)的第二協(xié)方差矩陣；

7、利用虛擬陣列擴展技術對所述稀疏非均勻線陣進行擴展，得到虛擬均勻線陣，并構建所述虛擬均勻線陣的第三陣列流型；

8、根據(jù)所述第二陣列流型和所述第三陣列流型求得虛擬變換矩陣；

9、利用所述虛擬變換矩陣對所述第二協(xié)方差矩陣進行處理，得到所述虛擬均勻線陣的接收數(shù)據(jù)的第三協(xié)方差矩陣；

10、根據(jù)所述第三協(xié)方差矩陣和所述第一協(xié)方差矩陣進行doa估計，得到所述空間信號的測角結果。

11、可選的，從共形極化敏感陣列中確定出稀疏非均勻線陣，包括：

12、確定共形極化敏感陣列的水平軸；

13、將所述水平軸上的陣元組成稀疏非均勻線陣。

14、可選的，根據(jù)所述第三協(xié)方差矩陣和所述第一協(xié)方差矩陣進行doa估計，得到所述空間信號的測角結果，包括：

15、對所述第三協(xié)方差矩陣進行特征值分解，再計算第一空間譜，得到所述空間信號的方位角；

16、根據(jù)所述第一協(xié)方差矩陣確定所述共形極化敏感陣列的第二空間譜；

17、根據(jù)所述空間信號的方位角在所述第二空間譜中搜索所述空間信號的俯仰角。

18、可選的，所述第一陣列流型為：

19、

20、其中，a(·)表示所述共形極化敏感的陣列導向矢量；第n個空間信號的方位角用θn表示；第n個空間信號的俯仰角用表示；第n個空間信號的極化輔助角用γn表示；第n個空間信號的極化相位差用ηn表示；n＝1,2...n。

21、可選的，所述第二陣列流型為：

22、

23、其中，所述稀疏非均勻線陣中的第m個陣元與第m-1個陣元的陣元間距用dm表示，m＝2...msub；msub表示所述稀疏非均勻線陣中陣元的總數(shù)量；第n個空間信號的方位角用θn表示；n＝1,2...n；j表示虛數(shù)單位；e表示自然底數(shù)；λ表示所述空間信號的波長；π表示圓周率。

24、可選的，所述第三陣列流型為：

25、

26、其中，d表示所述虛擬均勻線陣中的陣元間距；第n個空間信號的方位角用θn表示；n＝1,2...n；j表示虛數(shù)單位；e表示自然底數(shù)；λ表示所述空間信號的波長；π表示圓周率；mv表示所述虛擬均勻線陣中陣元的總數(shù)量。

27、可選的，所述虛擬變換矩陣的計算方式為：

28、b＝(tht)-1/2th；

29、其中，b表示所述虛擬變換矩陣；asub表示所述第二陣列流型；a表示所述第一陣列流型；avisual表示所述第三陣列流型；asub(θ)表示所述空間信號的方位角為θ的第二陣列流型；a(θ)表示所述空間信號的方位角為θ的第一陣列流型；avisual(θ)表示所述空間信號的方位角為θ的第三陣列流型；θ表示所述空間信號的方位角；上角標h表示矩陣共軛轉置。

30、可選的，利用所述虛擬變換矩陣對所述第二協(xié)方差矩陣進行處理，得到所述虛擬均勻線陣的接收數(shù)據(jù)的第三協(xié)方差矩陣，包括：

31、

32、其中，rvisual表示所述第三協(xié)方差矩陣；rsub表示所述第二協(xié)方差矩陣；σn表示第n個空間信號對應的噪聲功率；n＝1,2...n。

33、本發(fā)明提供的一種基于虛擬陣列擴展技術的共形極化敏感陣列doa估計方法，通過利用虛擬陣列擴展技術對稀疏非均勻線陣進行擴展，得到了虛擬均勻線陣。再通過虛擬均勻線陣的接收數(shù)據(jù)的第三協(xié)方差矩陣和共形極化敏感陣列的接收數(shù)據(jù)的第一協(xié)方差矩陣進行doa估計，提高了陣列自由度和對方位角的估計精度，進而提高了doa估計的精度，得到了更加精確的空間信號的測角結果。

34、此外，本發(fā)明提供的基于虛擬陣列擴展技術的共形極化敏感陣列doa估計方法沒有增加硬件成本或破壞設備結構，實現(xiàn)簡單且成本低。

35、以下將結合附圖及對本發(fā)明做進一步詳細說明。

技術特征：

1.一種基于虛擬陣列擴展技術的共形極化敏感陣列doa估計方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的共形極化敏感陣列doa估計方法，其特征在于，從共形極化敏感陣列中確定出稀疏非均勻線陣，包括：

3.根據(jù)權利要求1所述的共形極化敏感陣列doa估計方法，其特征在于，根據(jù)所述第三協(xié)方差矩陣和所述第一協(xié)方差矩陣進行doa估計，得到所述空間信號的測角結果，包括：

4.根據(jù)權利要求1所述的共形極化敏感陣列doa估計方法，其特征在于，所述第一陣列流型為：

5.根據(jù)權利要求1所述的共形極化敏感陣列doa估計方法，其特征在于，所述第二陣列流型為：

6.根據(jù)權利要求1所述的共形極化敏感陣列doa估計方法，其特征在于，所述第三陣列流型為：

7.根據(jù)權利要求1所述的共形極化敏感陣列doa估計方法，其特征在于，所述虛擬變換矩陣的計算方式為：

8.根據(jù)權利要求7所述的共形極化敏感陣列doa估計方法，其特征在于，利用所述虛擬變換矩陣對所述第二協(xié)方差矩陣進行處理，得到所述虛擬均勻線陣的接收數(shù)據(jù)的第三協(xié)方差矩陣，包括：

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于虛擬陣列擴展技術的共形極化敏感陣列DOA估計方法，包括從共形極化敏感陣列中確定出稀疏非均勻線陣，構建共形極化敏感陣列的第一陣列流型和稀疏非均勻線陣的第二陣列流型；根據(jù)第一陣列流型和空間信號計算第一協(xié)方差矩陣；根據(jù)第二陣列流型和空間信號計算第二協(xié)方差矩陣；利用虛擬陣列擴展技術對稀疏非均勻線陣進行擴展得到虛擬均勻線陣，并構建虛擬均勻線陣的第三陣列流型；根據(jù)第二陣列流型和第三陣列流型求得虛擬變換矩陣；利用虛擬變換矩陣對第二協(xié)方差矩陣進行處理，得到第三協(xié)方差矩陣；根據(jù)第三協(xié)方差矩陣和第一協(xié)方差矩陣進行DOA估計，提高了估計的精度，得到了更精確的空間信號測角結果，實現(xiàn)簡單且成本低。

技術研發(fā)人員：劉昕昕,劉聰鋒,何立火
受保護的技術使用者：西安電子科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19