一种冲激噪声环境下考虑阵列误差的天线阵列故障诊断方法技术

该发明专利技术公开了一种冲激噪声环境下考虑阵列误差的天线阵列故障诊断方法，涉及天线阵列信号处理领域。首先、建立阵列误差存在时的失配阵列远场辐射模型；其次、采用拉普拉斯分布对加性冲激噪声进行建模；然后、建立一个对阵列激励进行重建并且同时抑制冲激噪声和阵列误差的优化问题；再次、对该优化问题进行等价变换，并对等价变换后的优化问题进行求解，得到阵列激励的重建结果；最后，将阵列激励重建结果与参考激励进行比较，得到失效阵元位置的估计。

A fault diagnosis method of antenna array considering array error in impulse noise environment

【技术实现步骤摘要】
一种冲激噪声环境下考虑阵列误差的天线阵列故障诊断方法
本专利技术涉及天线阵列信号处理领域，特别是冲激噪声环境下考虑阵列误差的天线阵列故障诊断方法。
技术介绍
由于对高增益和高空间分辨率的需求日益增大，人们开始使用大规模的天线阵列。天线阵列在雷达、通信等领域已得到了广泛应用。大规模的天线阵列中出现阵元失效的可能性较大，而阵元的失效对阵列的性能会带来意想不到的影响，例如阵列方向图的旁瓣电平升高、阵列波束的指向改变等。如果工程人员可以知道失效阵元的数量以及其在阵列中的位置，就可以对其进行维修或更换，所以失效阵元的诊断非常重要。随着工程应用中天线阵列的规模越来越大，对阵列故障诊断方法的性能要求也越来越高，快速、准确地定位失效阵元非常重要。在实际工程应用中，无论是外界环境还是天线阵列本身都可能处于“非理想”状态，给阵列故障诊断工作带来一定的困难，影响阵列诊断方法的准确性。这种“非理想”包括阵列误差，例如天线阵列在安装时，阵元位置可能存在随机误差，单个天线阵元的工作频率也可能存在漂移现象。这些阵列误差会使得阵列流型与理想情况的不符，且无法预测。如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲激噪声环境下考虑阵列误差的天线阵列故障诊断方法，该方法包括：/n步骤1：设待测阵列由n个阵元组成，每个阵元的位置为d

【技术特征摘要】
1.一种冲激噪声环境下考虑阵列误差的天线阵列故障诊断方法，该方法包括：
步骤1：设待测阵列由n个阵元组成，每个阵元的位置为dn,n＝1,...,n，阵列远场辐射用矩阵表示为
yd＝Axd(1)
其中，yd＝(y(θ1),...,y(θM))T代表M个分别在θm,m＝1,…,M角度观测到的远场数据，xd是阵列激励向量，矩阵A是阵列流型，以线阵为例，A的第(m,n)个元素为：



其中，f是阵列的工作频率，c为光速，阵列流型矩阵中的元素与天线阵元的工作频率和位置有关；
在阵列出厂时对阵列进行一次远场辐射测量，获得阵列未失效时的辐射场yr，与yd做差分构造一个新的测量等式：
yr-yd＝A(xr-xd)(3)
其中，xr是阵列未失效时的激励向量；令y＝yr-yd，x＝xr-xd，(3)等价为
y＝Ax(4)
因为通常情况下，失效的阵元数远小于正常工作的阵元数，因此，x是一个稀疏向量；
当天线阵元的工作频率和位置存在随机误差时，认为阵列流型矩阵受到随机误差矩阵E的扰动，得到：
y＝(A+E)x(5)
步骤2：测量时，辐射场y会叠加进测量误差，当考虑加性测量噪声时，得到：
y+e＝(A+E)x(6)
其中，e代表加性测量噪声，服从拉普拉斯分布：



其中，b＞0是尺度参数，β是位置参数，拉普拉斯分布的均值为β，方差为2b2；
步骤3：考虑冲激噪声环境，对观测噪声e施加1范数约束，对阵列误差E施加Frobenius范数约束，建立优化问题：



subjecttoy+e＝(A+E)x
由于x稀疏，对其施加1范数稀疏约束，有：



subjecttoy+e＝(A+E)x
步骤4：令w＝ve...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑛，李贞莹，孙炜荣，沈晓峰，周代英，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51