【技术实现步骤摘要】
基于协方差矩阵差分的远场和近场混合信源定位方法
本专利技术属于阵列信号处理
，特别是涉及一种在均匀圆阵下基于协方差矩阵差分的远场和近场混合信源定位方法。
技术介绍
空间中的信源可以按照信源与阵列之间的距离分为远场信源和近场信源。远场信源距离接收阵列较远，信源到达阵列的波前可以由平面波进行描述，对远场信源进行定位只需要考虑波达方向；近场信源靠近接收阵列，处于阵列的菲涅耳区，波前不能用平面波进行描述，对近场信源进行定位需要考虑波达方向以及距离参数。当阵列在空间中同时接收到远场信源和近场信源时，使用远场信源定位方法或者近场信源定位方法都无法对混合信源进行有效地识别和定位。由于远场信源和近场信源可以认为是混合信源的特殊形式，因此混合信源定位方法可以解决多个信源在阵列的近场区域定位问题或者多个信源在阵列远场区域定位问题。考虑到均匀线阵只能提供180°一维波达方向，均匀圆阵可以提供在三维空间中360°全方位角和90°俯仰角等二维波达方向，因此使用均匀圆阵对信源进行定位更具有实际应用价值。在空间中对混合信源进行定位需要分离和识别近场信源和远场信源，现有文献中，对比文件1“...
【技术保护点】
1.基于协方差矩阵差分的远场和近场混合信源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，建立均匀圆阵下的远场和近场混合信源模型：以空间中M个全向传感器组成的均匀圆阵为中心建立三维坐标系，且全向传感器分布在半径为R的圆周上，均匀圆阵共观测到P+Q个信源，其中包含P个远场信源和Q个远场信源，P+Q<M；第p个远场信源在空间中的位置表示为(φp,θp,∞)，p＝1,...P，其中φp∈(0,2π]，表示第p个远场信源的方位角，所述方位角为信源在空间的位置投影到xy平面上，且相对于x坐标轴的逆时针方向旋转的角度，θp∈[0,π/2]表示第p个远场信源的俯仰角，所述俯仰角为均匀圆...
【技术特征摘要】
1.基于协方差矩阵差分的远场和近场混合信源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，建立均匀圆阵下的远场和近场混合信源模型：以空间中M个全向传感器组成的均匀圆阵为中心建立三维坐标系，且全向传感器分布在半径为R的圆周上，均匀圆阵共观测到P+Q个信源，其中包含P个远场信源和Q个远场信源，P+Q<M；第p个远场信源在空间中的位置表示为(φp,θp,∞)，p＝1,...P，其中φp∈(0,2π]，表示第p个远场信源的方位角，所述方位角为信源在空间的位置投影到xy平面上，且相对于x坐标轴的逆时针方向旋转的角度，θp∈[0,π/2]表示第p个远场信源的俯仰角，所述俯仰角为均匀圆阵中心与近场信源之间的连线相对于z坐标轴旋转的角度；第q个近场信源在空间中的位置表示为(φq,θq,rq)，q＝1,...Q，φq∈(0,2π]表示第q个近场信源的方位角，θq∈[0,π/2]表示第q个近场信源的俯仰角，rq表示第q个近场信源相对于均匀圆阵中心之间的距离；将第q个近场信源相对于均匀圆阵的第m个阵元之间的距离表示为rq,m，q＝1,...Q，m＝1,2,...,M；第二步，利用二维多重信号分类方法确定远场信源的方位角和俯仰角，包括以下步骤：第2.1)步，确定均匀圆阵下混合信源的协方差矩阵E为：其中X为均匀圆阵的M×N维混合信源矩阵，X的第m行和第n列表示第m个阵元中第n个采样点的数值，m＝1,2,...,M，n＝1,...N，M为均匀圆阵的阵元个数，N为均匀圆阵对远场和近场混合信源的采样点数，(·)H表示矩阵的共轭转置；第2.2)步，对混合信源的协方差矩阵E进行奇异值分解，确定混合信源的噪声子空间矩阵Un，Un为M-(P+Q)个小奇异值对应的特征向量组成的M×(M-(P+Q))维矩阵；第2.3)步，使方位角的观测值φ在0°<φ≤360°范围内变化，俯仰角的观测值θ在0°≤θ≤90°范围内变化，确定远场信源方位角和俯仰角的空间谱函数为：其中，hF(φ,θ)＝[hF,1(φ,θ),hF,2(φ,θ),...,hF,m(φ,θ),...,hF,M(φ,θ)]T为远场信源的导向矢量，ζm(φ,θ)＝cos(γm-φ)sinθ，γm＝2πm/M，m＝1,2,...,M，j2＝-1，λ为混合信源载波的波长；第2.4)步，对远场信源方位角和俯仰角的空间谱函数VF(φ,θ)进行谱峰搜索，第p个峰值所对应的位置即为第p个远...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏晓龙，刘振，陈鑫，刘天鹏，彭勃，隋金坪，刘永祥，黎湘，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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