【技术实现步骤摘要】
基于互质稀疏阵的无模糊测向方法
本专利技术涉及无模糊测向
,是一种基于互质稀疏阵的无模糊测向方法。
技术介绍
传统波束形成及空间谱估计算法大多基于均匀阵列提出,其阵元间距需小于或等于入射信号半波长,导致阵列孔径受阵元数量的制约。对于均匀阵列而言,要获得高分辨率,必须要增加阵元数,由此导致了硬件成本高、阵列设计困难等问题。互质稀疏阵列对于上述问题具有显著优势。当阵元数量相同时,其具有更大的孔径与自由度,能够在测向精度和分辨率等方面提供更好的性能;在阵列孔径相同时,其所需物理阵元更少,意味着更小信号处理系统规模,从而降低成本;由于阵元间距的扩大,互耦效应大大降低,提高测向性能。尽管具有诸多优点,互质稀疏阵列由于空间欠采样,直接利用常规波束形成得到的空间谱会受到栅瓣干扰,严重影响估计效果。一般的互质稀疏阵列由具有互质特性的两条子阵1,2组成,在进行单目标测向时,子阵1对于目标进行波束形成,会得到许多位置不同的栅瓣;子阵2对于目标进行波束形成,也会得到许多位置不同的栅瓣。因为两条子阵之间具有互质特性,子阵1和子阵2波束形成产生的栅瓣位置不会重叠。因此,可以利用最小处理或乘积处理消除栅瓣模糊问题。然而,在利用互质稀疏阵列进行相干多目标测向时,上述处理将会产生问题。假设空间内存在目标1和目标2,当子阵1对目标1波束形成产生的栅瓣和子阵2对目标2波束形成产生的栅瓣重合叠加时,将会产生伪峰,且无法被消除;当子阵1对目标2波束形成产生的栅瓣和子阵2对目标1波束形成产生的栅瓣重合叠加时,也会产生伪峰,同样无法被消除。不失一般性,当空间内存在多个目标时,此问题依然存在。因 ...
【技术保护点】
1.一种基于互质稀疏阵的无模糊测向方法,其特征是:包括如下步骤:步骤一:设计阵列结构,设置两条子阵,使得阵元均匀排列,阵元间距彼此互质,获取目标基本方位信息;步骤二:将两条子阵各扫描方位的波束输出共轭相乘,得到互相关空间谱,对所述空间谱进行峰选,初步消除模糊;步骤三:根据两条子阵波束域输出的幅度信息,设置幅度阈值进行挑选,剔除伪峰值;步骤四:根据两条子阵波束域输出的相位信息,设置相位阈值进行挑选,剔除未在设置幅度阈值挑选中剔除的伪峰值,得到真实的目标测向结果。
【技术特征摘要】
1.一种基于互质稀疏阵的无模糊测向方法,其特征是:包括如下步骤:步骤一:设计阵列结构,设置两条子阵,使得阵元均匀排列,阵元间距彼此互质,获取目标基本方位信息;步骤二:将两条子阵各扫描方位的波束输出共轭相乘,得到互相关空间谱,对所述空间谱进行峰选,初步消除模糊;步骤三:根据两条子阵波束域输出的幅度信息,设置幅度阈值进行挑选,剔除伪峰值;步骤四:根据两条子阵波束域输出的相位信息,设置相位阈值进行挑选,剔除未在设置幅度阈值挑选中剔除的伪峰值,得到真实的目标测向结果。2.根据权利要求1所述的一种基于互质稀疏阵的无模糊测向方法,其特征是:所述步骤一具体为:第一步:设置阵列结构,设置两条子阵,使得阵元均匀排列,阵元间距彼此互质,所述两条子阵的互质对为(M,N),其中M和N为互为质数的正整数,且M,N≥2;两条子阵1和2的公共第一阵元位于坐标原点,以所述公共第一阵元作为参考阵元,通过α*N+1表示子阵1的阵元数量,通过α*M+1表示子阵2的阵元数量,α为阵列拓展因子,确定两条子阵在时刻t接收的信号,通过下式表示两条子阵的列矢量:其中,xαN+1(t)为子阵1的列矢量,xαM+1(t)为子阵2的列矢量,nαN+1(t)为子阵1各阵元在t时刻的噪声,nαM+1(t)为子阵2各阵元在t时刻的噪声,K为入射信号数量,ω0为接收信号频率,τ(αN+1)K为第K个信号到达子阵1各阵元相对于参考阵元的时延,τ(αM+1)K为第K个信号到达子阵2各阵元相对于参考阵元的时延,si(t)为在t时刻的接收信号复包络;第二步:将接收信号列矢量表示为矢量形式,通过下式表示矢量形式:N1(t)=[n11(t),n12(t),...,n1(αN+1)(t)]T(3)N2(t)=[n21(t),n22(t),...,n2(αM+1)(t)]T(4)S(t)=[s1(t),s2(t),...,sK(t)]T(5)其中,X1(t)为子阵1的矢量,X2(t)为子阵2的矢量,A1和A2分别为两条子阵1和2的阵列流型矩阵,N1(t)为子阵1接收噪声矩阵,N2(t)为子阵2接收噪声矩阵,S(t)为接收信号的复包络矩阵;第三步:两条子阵1和2的公共第一阵元位于坐标原点,以所述公共第一阵元作为参考阵元,与任意一阵元的距离为D,根据几何关系推到出两条阵元1和2的时延差,通过下式表示所述时延差:τ=D*sinθ/c(6)其中,τ为时延差,θ为方位角,c为声速;第四步:设定子阵i的权值为wi(θ),计算子阵i的波束输出,通过下式表示子阵i的波束输出:其中,yi(θ)为子阵i的波束输出,H为共轭转置,Xi为子阵i的数据矩阵;根据常规波束形成取wi(θ)=ai(θ),在扫描范围内搜索,得到空间功率谱,通过下式表示空间功率谱:其中,Pi(θ)为空间功率谱,Rix为数据协方差矩阵,ai(θ)为导向矢量,通过有限快拍数的阵列接收信号对数据协方差矩阵进行估计,通过下式表示Rix:第四步:根据得到子阵1和2的空间功率谱,获得目标的方位信息。3.根据权利要求2所述的一种基于互质稀疏阵的无模糊测向方法,其特征是:通过下式表示两条子阵1和2的阵列流型矩阵A1和A2:其中,a1K(ω0)为子阵1的导向矢量,a2K(ω0)为子阵2的导向矢量。4.根据权利要求3所述的一种基于互质稀疏阵的无模糊测向方法,其特征是:通过下式计算子阵1和2的导向矢量:5.根据权利要求1所述的一种基于互质稀疏阵的无模糊测向方法,其特征是:通过下式表示t时刻子阵i的接收信号复包络si(t):其中,SNRi为si(t)的信噪比,fs为采样频率,为子阵i的接收信号,si(t)的初始相位。6.根据权利要求1所述的一种基于互质稀疏阵的无模糊测向方法,其特征是:所述步骤二具体为:第一步:对两条子阵1和2进行共轭乘积处理,在每个扫描方位对不...
【专利技术属性】
技术研发人员:王逸林,兰天,邱龙皓,邹男,王燕,梁国龙,
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。