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

背景技術(shù)：

1、共形陣列附著于載體表面，與載體結(jié)構(gòu)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(dòng)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(yīng)用于飛機(jī)、衛(wèi)星和導(dǎo)彈等高速運(yùn)動(dòng)的載體上。

2、由于不能破壞載體結(jié)構(gòu)，共形陣列結(jié)構(gòu)稀疏且不規(guī)則，陣元數(shù)目受限，沒(méi)有類(lèi)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(jì)精度差的問(wèn)題，無(wú)法正常進(jìn)行測(cè)向任務(wù)。

3、對(duì)于不規(guī)則的共形極化敏感陣列，針對(duì)其doa估計(jì)精度差的情況，現(xiàn)有的解決方案分為以下三種：對(duì)幅相誤差進(jìn)行離線(xiàn)標(biāo)定存儲(chǔ)、在設(shè)備中加裝實(shí)時(shí)校正硬件模塊以及增加陣元數(shù)目。

4、其中，對(duì)幅相誤差進(jìn)行離線(xiàn)標(biāo)定存儲(chǔ)，該方法實(shí)施周期長(zhǎng)，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(huì)對(duì)載體內(nèi)部存儲(chǔ)造成巨大壓力，增高載體硬件成本。而在載體中加裝實(shí)時(shí)校正硬件模塊，該方法需要載體內(nèi)部空間充足，然而在實(shí)際工程中，小型飛行器內(nèi)部空間有限，無(wú)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(méi)有良好的解模糊能力，且增加陣元也會(huì)增大成本。

5、綜上，急需一種估計(jì)精度高、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且成本低的共形極化敏感陣列doa估計(jì)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

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

2、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

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

4、從共形極化敏感陣列中確定出稀疏非均勻線(xiàn)陣，并構(gòu)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(xiàn)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(hào)計(jì)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(hào)計(jì)算所述稀疏非均勻線(xiàn)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(kuò)展技術(shù)對(duì)所述稀疏非均勻線(xiàn)陣進(jìn)行擴(kuò)展，得到虛擬均勻線(xiàn)陣，并構(gòu)建所述虛擬均勻線(xiàn)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(duì)所述第二協(xié)方差矩陣進(jìn)行處理，得到所述虛擬均勻線(xiàn)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(jìn)行doa估計(jì)，得到所述空間信號(hào)的測(cè)角結(jié)果。

11、可選的，從共形極化敏感陣列中確定出稀疏非均勻線(xiàn)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(xiàn)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(jìn)行doa估計(jì)，得到所述空間信號(hào)的測(cè)角結(jié)果，包括：

15、對(duì)所述第三協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，再計(jì)算第一空間譜，得到所述空間信號(hào)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(hào)的方位角在所述第二空間譜中搜索所述空間信號(hào)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(dǎo)向矢量；第n個(gè)空間信號(hào)的方位角用θn表示；第n個(gè)空間信號(hào)的俯仰角用表示；第n個(gè)空間信號(hào)的極化輔助角用γn表示；第n個(gè)空間信號(hào)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(xiàn)陣中的第m個(gè)陣元與第m-1個(gè)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(xiàn)陣中陣元的總數(shù)量；第n個(gè)空間信號(hào)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(hào)的波長(zhǎng)；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(xiàn)陣中的陣元間距；第n個(gè)空間信號(hào)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(hào)的波長(zhǎng)；π表示圓周率；mv表示所述虛擬均勻線(xiàn)陣中陣元的總數(shù)量。

27、可選的，所述虛擬變換矩陣的計(jì)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(hào)的方位角為θ的第二陣列流型；a(θ)表示所述空間信號(hào)的方位角為θ的第一陣列流型；avisual(θ)表示所述空間信號(hào)的方位角為θ的第三陣列流型；θ表示所述空間信號(hào)的方位角；上角標(biāo)h表示矩陣共軛轉(zhuǎn)置。

30、可選的，利用所述虛擬變換矩陣對(duì)所述第二協(xié)方差矩陣進(jìn)行處理，得到所述虛擬均勻線(xiàn)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(gè)空間信號(hào)對(duì)應(yīng)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(kuò)展技術(shù)的共形極化敏感陣列doa估計(jì)方法，通過(guò)利用虛擬陣列擴(kuò)展技術(shù)對(duì)稀疏非均勻線(xiàn)陣進(jìn)行擴(kuò)展，得到了虛擬均勻線(xiàn)陣。再通過(guò)虛擬均勻線(xiàn)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(jìn)行doa估計(jì)，提高了陣列自由度和對(duì)方位角的估計(jì)精度，進(jìn)而提高了doa估計(jì)的精度，得到了更加精確的空間信號(hào)的測(cè)角結(jié)果。

34、此外，本發(fā)明提供的基于虛擬陣列擴(kuò)展技術(shù)的共形極化敏感陣列doa估計(jì)方法沒(méi)有增加硬件成本或破壞設(shè)備結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且成本低。

35、以下將結(jié)合附圖及對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.一種基于虛擬陣列擴(kuò)展技術(shù)的共形極化敏感陣列doa估計(jì)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共形極化敏感陣列doa估計(jì)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(xiàn)陣，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共形極化敏感陣列doa估計(jì)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(jìn)行doa估計(jì)，得到所述空間信號(hào)的測(cè)角結(jié)果，包括：

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

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

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

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

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

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于虛擬陣列擴(kuò)展技術(shù)的共形極化敏感陣列DOA估計(jì)方法，包括從共形極化敏感陣列中確定出稀疏非均勻線(xiàn)陣，構(gòu)建共形極化敏感陣列的第一陣列流型和稀疏非均勻線(xiàn)陣的第二陣列流型；根據(jù)第一陣列流型和空間信號(hào)計(jì)算第一協(xié)方差矩陣；根據(jù)第二陣列流型和空間信號(hào)計(jì)算第二協(xié)方差矩陣；利用虛擬陣列擴(kuò)展技術(shù)對(duì)稀疏非均勻線(xiàn)陣進(jìn)行擴(kuò)展得到虛擬均勻線(xiàn)陣，并構(gòu)建虛擬均勻線(xiàn)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(duì)第二協(xié)方差矩陣進(jìn)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(jìn)行DOA估計(jì)，提高了估計(jì)的精度，得到了更精確的空間信號(hào)測(cè)角結(jié)果，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且成本低。

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