本发明专利技术涉及一种降低互耦效应的多级子阵扩展嵌套阵设计方法，该方法为：确定增广多级扩展嵌套阵列的阵元之间的单位长度；确定增广多级扩展嵌套阵列的阵列参数；设定增广多级扩展嵌套阵列为所述增广多级扩展嵌套阵列由一个均匀稀疏阵列ULA(0)、X个间距为2d的均匀阵列ULA(x.1)以及X个间距为2d的均匀阵列ULA(x.2)组成；增广多级扩展嵌套阵列采用差分阵列产生连续虚拟阵元，本发明专利技术通过拓展出许多个相同的密集均匀阵列，并设定好密集均匀阵列之间的间距，并对密集均匀阵列的部分阵元相较于ULA(0)进行对称迁移，使得在满足差分无孔的条件下，相较于原始的嵌套阵列获得更高的自由度，且极大的减小了阵元间互耦影响。且极大的减小了阵元间互耦影响。且极大的减小了阵元间互耦影响。
【技术实现步骤摘要】
一种降低互耦效应的多级子阵扩展嵌套阵设计方法
[0001]本专利技术涉及阵列设计
，尤其是涉及一种降低互耦效应的多级子阵扩展嵌套阵设计方法。
技术介绍
[0002]阵列信号处理指的是将以一定形式排列且分布在空间不同位置的若干个传感器组成一个传感器阵列，传感器阵列中的所有阵元感应来自空间中的信号进而对其进行特定的处理。最常用的传感器阵列是传统的均匀线性阵列(ULA)，其中元件间间隔是恒定的，并且不超过半波长，以避免空间混叠。对于有N个传感器的均匀阵列(ULA)，理论上传统的基于子空间的阵列信号处理方法最多能够解析N
‑
1个信号源；但是在实际应用中，传感器之间存在互耦，且间距越小，互耦也就越大，故ULA之间的互耦往往偏大，故实际应用中ULA中传感器之间的互耦会对估计结果产生一定的影响。而相对于传统的均匀阵列，等阵元数的稀疏阵列中小间距的传感器对更少。
[0003]目前，通过对稀疏阵列接收数据观测所得的协方差矩阵进行矢量化，产生一个等效的差分阵列，虽然能提高测向的自由度，但是在设计阵列时其互耦效应依然不能忽略，高互耦的阵列将会限制其在许多工程上应用，例如雷达，声纳，无线通信等。因此如何保证设计的稀疏阵列在提高自由度的同时，又能最大限度的降低其互耦效应是设计中过程中需要重点考虑的两个原则。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在保持自由度增加的同时，能极大的减小阵元间互耦的影响的降低互耦效应的多级子阵扩展嵌套阵设计方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，一种降低互耦效应的多级子阵扩展嵌套阵设计方法，该方法包括下列步骤：
[0006]S1、确定增广多级扩展嵌套阵列的阵元之间的单位长度，所述的阵元之间的单位长度用d表示，d满足d≤λ/2，λ表示入射到阵列上的入射信号的波长；
[0007]S2、确定增广多级扩展嵌套阵列的阵列参数，所述的阵列参数用D,X,N1表示，则增广多级扩展嵌套阵列的阵元总数为：N＝DX+N1‑
1；
[0008]S3、设定增广多级扩展嵌套阵列为所述增广多级扩展嵌套阵列由一个均匀稀疏阵列ULA(0)、X个间距为2d的均匀阵列ULA(x.1)以及X个间距为2d的均匀阵列ULA(x.2)组成，其表达式为：且满足以下公式：
[0009]其中，
[0010]ULA(x.1)＝ULA((x
‑
2).1)
‑
2(N1D+D
‑
1)d，(x>2)，
[0011]ULA(x.2)＝ULA((x
‑
2).2)+2(N1D+D
‑
1)d，(x>2)；ULA(0)为阵元个数为N1、阵元间距为Dd的均匀稀疏阵列，ULA(x.1)和ULA(x.2)为间距为2d的均匀阵列，两者的个数总和为D；ULA(x.1)等效于ULA((x
‑
2).1)的所有阵元向负方向平移2(N1D+D
‑
1)d所得，ULA(x.2)等效于ULA((x
‑
2).2)的所有阵元向正方向平移2(N1D+D
‑
1)d所得；
[0012]S4、增广多级扩展嵌套阵列采用差分阵列产生连续虚拟阵元，虚拟阵元的范围为[
‑
L，L]，连续自由度为2L+1，且：当D，X的奇偶性相同时，L＝N1XD+DX
‑
D
‑
X+1；当D，X的奇偶性不同时，L＝N1XD+DX
‑
D
‑
X。
[0013]本专利技术的有益效果是：采用上述一种降低互耦效应的多级子阵扩展的嵌套阵列设计方法，在传统的嵌套阵列的的基础上，通过拓展出许多个相同的密集均匀阵列，并设定好密集均匀阵列之间的间距，并对密集均匀阵列的部分阵元相较于ULA(0)进行对称迁移，使得在满足差分无孔的条件下，相较于原始的嵌套阵列获得更高的自由度，且极大的减小了阵元间互耦影响。
[0014]作为优选，在步骤S4中，所述的增广多级扩展嵌套阵列采用差分阵列产生连续虚拟阵元的具体过程包括下列步骤：
[0015]S4.1、设定K个非相干的远场窄带目标入射到增广多级扩展嵌套阵列上，阵元的接收信号的协方差矩阵表示为：其中，x(t)＝As(t)+n(t)，A表示阵列流型矩阵，s(t)与n(t)分别表示信源矢量与噪声矢量，R
s
＝E[s(t)s
H
(t)]＝diag{p}，其中diag{p}，其中为噪声功率，I
M
为M阶单位矩阵；
[0016]S4.2、将协方差矩阵R
x
进行向量化，得到：其中，1
M
＝vec(I
M
))为噪声功率；(A
*
(
⊙
A)中的第((x
‑
1)*M+v，i)个元素为其中1≤v≤M，其等效于在p
v
‑
p1位置处的虚拟流型矩阵，通过得到的向量化后的协方差矩阵R
x
产生增广多级扩展嵌套阵列的差分阵列(A
*
⊙
A)表示为虚拟差分阵列的流型矩阵，其中，
[0017]作为优选，当阵列参数D≥2且N1≥2时，增广多级扩展嵌套阵列的权重函数如下：w(1)＝1
[0018][0019]附图说明
[0020]图1为本专利技术中增广多级扩展嵌套阵列的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术中增广多级扩展嵌套阵列中的ULA(x.2)关于ULA(0)对称迁移的结果图；
[0022]图3为本专利技术中增广多级扩展嵌套阵列中参数待定时ULA(0)的局部放大图；
[0023]图4为本专利技术中增广多级扩展嵌套阵列与其余常用阵列在相同的存在互耦的条件下角度估计的误差随信噪比的变化情况比较图。
具体实施方式
[0024]以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述专利技术，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本专利技术保护范围并不受限于该具体实施方式。
[0025]本专利技术涉及一种降低互耦效应的多级子阵扩展嵌套阵设计方法，该方法包括下列步骤：
[0026]S1、确定增广多级扩展嵌套阵列的阵元之间的单位长度，所述的阵元之间的单位长度用d表示，d满足d≤λ/2，λ表示入射到阵列上的入射信号的波长；本专利技术实施例中，d默认为1个单位长度；
[0027]S2、确定增广多级扩展嵌套阵列的阵列参数，所述的阵列参数用D，X，N1表示，则增广多级扩展嵌套阵列的阵元总数为：N＝DX+N1‑
1；
[0028]S3、设定增广多级扩展嵌套阵列为所述增广多级扩展嵌套阵列由一个均匀稀疏阵列ULA(0)、X个间距为2d的均匀阵列ULA(x.1)以及X个间距为2d的均匀阵列ULA(x.2)组成，其表达式为：且满足以下公式：
[0029]其中，
[0030]U本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种降低互耦效应的多级子阵扩展嵌套阵设计方法，其特征在于：该方法包括下列步骤：S1、确定增广多级扩展嵌套阵列的阵元之间的单位长度，所述的阵元之间的单位长度用d表示，d满足d≤λ/2，λ表示入射到阵列上的入射信号的波长；S2、确定增广多级扩展嵌套阵列的阵列参数，所述的阵列参数用D，X，N1表示，则增广多级扩展嵌套阵列的阵元总数为：N＝DX+N1‑
1；S3、设定增广多级扩展嵌套阵列为所述增广多级扩展嵌套阵列由一个均匀稀疏阵列ULA(0)、X个间距为2d的均匀阵列ULA(x.1)以及X个间距为2d的均匀阵列ULA(x.2)组成，其表达式为：且满足以下公式：其中，ULA(x.1)＝ULA((x
‑
2).1)
‑
2(N1D+D
‑
1)d，(x>2)，ULA(x.2)＝ULA((x
‑
2)
·
2)+2(N1D+D
‑
1)d，(x>2)；ULA(0)为阵元个数为N1、阵元间距为Dd的均匀稀疏阵列，ULA(x.1)和ULA(x.2)为间距为2d的均匀阵列，两者的个数总和为D；ULA(x.1)等效于ULA((x
‑
2).1)的所有阵元向负方向平移2(N1D+D
‑
1)d所得，ULA(x.2)等效于ULA((x
‑
2).2)的所有阵元向正方向平移2(N1D+D
‑
1)d所得；S4、增广多级扩展嵌套阵列采用差分阵列产生连续虚拟阵元，虚拟阵元的范围为[
‑
L，L]，连续自由度为2L+1，且：当D...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈华，林洪光，王刚，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：
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