【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，属于阵列信号处理。
技术介绍
1、信号源定位是无线通信、雷达系统和卫星导航等领域的一个重要问题。时延(time-of-arrival，简称toa)和二维角度(two-dimensional direction-of-arrival，简称2d-doa)提供了有关信号源位置的关键信息。
2、众所周知，传统的toa/2d-doa联合估计方法通常基于均匀排列的二维传感器阵列以及大量的快拍，存在显著的硬件成本、复杂的计算需求以及数据冗余等问题。稀疏阵列和稀疏采样方法结合形成空频稀疏阵列方法的提出缓解了这些问题所带来的压力。此外，随着合成孔径处理技术的引入，进一步增加了虚拟阵列的自由度。
3、然而，基于移动平台的合成稀疏阵列通常与原始阵列维数相同，同时，构造的空频稀疏阵列以互质阵列和互质采样方式为主，导致形成的虚拟空频阵列存在孔洞。因此，原始传感器阵列仍然要求满足二维排布，消耗的空间资源并未减少，并且利用空频互质阵列接收的信号不能完全利用，此外，toa/2d-doa联合估计的计算需求也未降低。
4、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，通过线性嵌套传感器阵列的构建以及基
2、为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
3、本专利技术公开了基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，在移动平台上构建线性嵌套传感器阵列，所述移动平台基于预设的速度匀速平移，满足线性嵌套传感器阵列的轴线方向与移动平台的移动方向相互垂直，所述线性嵌套传感器阵列的位置随移动平台的移动而改变；所述联合估计方法包括如下步骤：
4、基于预设的第一时间点，获取所述线性嵌套传感器阵列的第一接收信号集；
5、基于预设的第二时间点，获取所述线性嵌套传感器阵列的第二接收信号集；
6、对所述第一接收信号集和第二接收信号集分别进行采样响应处理，得到第一信道频率响应集和第二信道频率响应集；
7、根据所述第一信道频率响应集和第二信道频率响应集，计算得到向量化交叉协方差矩阵；
8、基于预设的交换矩阵和去冗余矩阵，对所述向量化交叉协方差矩阵进行位置调整和去冗余处理，得到处理后的向量化交叉协方差矩阵；
9、根据所述处理后的向量化交叉协方差矩阵，进行双空间平滑操作，得到虚拟协方差矩阵；
10、根据所述虚拟协方差矩阵，基于music算法，得到联合的传输时延估计值和第一角度估计值；
11、根据所述传输时延估计值和第一角度估计值，基于欧式距离的网格估计法，得到第二角度估计值；根据所述第一角度估计值和第二角度估计值，得到二维角度估计值。
12、进一步的，所述线性嵌套传感器阵列包括子阵列一和子阵列二，所述子阵列一和子阵列二均为均匀线性阵列ula；
13、所述子阵列一的多个传感器呈密集排列；所述子阵列二的多个传感器呈稀疏排列；
14、基于预设的第一时间点和第二时间点，每一个传感器随移动平台的移动获取第一接收信号和第二接收信号；所述第一接收信号集包括所有传感器获取的第一接收信号，所述第二接收信号集包括所有传感器获取的第二接收信号；
15、所述线性嵌套阵列的传感器位置集合表示为：
16、sa＝{n1d,0≤n1≤n1-1}∪{[n2(n1+1)+n1]d,0≤n2≤n2-1}
17、式中，sa表示线性嵌套传感器阵列的传感器位置集合，包括n个传感器的位置，n＝n1+n2；n1表示子阵列一的传感器的序引；d表示子阵列一的相邻传感器的间距；n1表示子阵列一的传感器的数量；n2表示子阵列二的传感器的序引；n2表示子阵列二的传感器的数量。
18、进一步的，所述采样响应处理包括如下步骤：
19、每一个传感器配置有第一采样器和第二采样器，所述第一采样器的采样频率为δf，采样次数为k1；第二采样器的采样频率为(k1+1)δf，采样次数为k2，进而构建嵌套类型的采样信号频率偏移集合，表达式如下：
20、st＝{k1δf,0≤k1≤k1-1}∪{[k2(k1+1)+k1]δf,0≤k2≤k2-1}
21、式中，st表示采样信号频率偏移集合，包括k个频率偏移量的数值，k＝k1+k2；k1表示第一采样器采样的频率偏移量的序引；δf表示第一采样器的采样频率；k1表示第一采样器的采样次数；k2表示第二采样器采样的频率偏移量的序引；k2表示第二采样器的采样次数；
22、针对任一传感器获取的第一接收信号，输入至预设的第一采样器和第二采样器，得到第一原始采样信号和第二原始采样信号；对所述第一原始采样信号和第二原始采样信号分别进行频域转换后进行合并处理，基于采样信号频率偏移集合，得到第一采样信号集；合并所有传感器的第一采样信号集的信道频率响应，得到第一信道频率响应集；
23、针对任一传感器获取的第二接收信号，输入至预设的第一采样器和第二采样器，得到第三原始采样信号和第四原始采样信号；对所述第三原始采样信号和第四原始采样信号分别进行频域转换后进行合并处理，基于采样信号频率偏移集合，得到第二采样信号集；合并所有传感器的第二采样信号集的信道频率响应，得到第二信道频率响应集。
24、进一步的，所述第一信道频率响应集的表达式如下：
25、
26、式中，c表示第一信道频率响应集；a(τ,α)表示联合传输时延τ和第一角度α的阵列流形矩阵，
27、a(τ,α)＝[a(τ1,α1),a(τ2,α2),…,a(τm,αm),…,a(τm,αm)]，
28、其中，a(τm,αm)表示联合τm和αm的转向矢量；τm表示第m个入射信号的传输时延；αm表示第m个入射信号的第一角度；
29、a(τm)表示第m个入射信号的时延转向矢量，j表示虚数单位；表示采样信号频率偏移集合st中第k个频率偏移量的数值，f表示载波频率；
30、a(αm)表示第m个入射信号的角度转向矢量，表示线性嵌套传感器阵列的传感器位置集合sa中第n个传感器位置的数值；
31、r表示信号发射源的复衰减系数的集合，r＝[r1,r2,…,rm,…,rm]t，rm表示第m个入射信号的复衰减系数；
32、w表示第一信道频率响应集的加性高斯白噪声分量；
33、表示复数域的nk×1维向量。
34、进一步的，所述第二信道频率响应集的表达式如下：
35、
36、表示第二信道频率响应集；p表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，在移动平台上构建线性嵌套传感器阵列，所述移动平台基于预设的速度匀速平移，满足线性嵌套传感器阵列的轴线方向与移动平台的移动方向相互垂直，所述线性嵌套传感器阵列的位置随移动平台的移动而改变；所述联合估计方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，所述线性嵌套传感器阵列包括子阵列一和子阵列二，所述子阵列一和子阵列二均为均匀线性阵列ULA；
3.根据权利要求2所述的基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，所述采样响应处理包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，所述第一信道频率响应集的表达式如下：
5.根据权利要求4所述的基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，所述第二信道频率响应集的表达式如下：
6.根据权利要求1所述的基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，所述向量化交叉协方差矩阵的表达
7.根据权利要求6所述的基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，得到处理后的向量化交叉协方差矩阵，包括如下步骤：
8.根据权利要求1所述的基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，所述双空间平滑操作的步骤如下：
9.根据权利要求1所述的基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，所述MUSIC算法包括如下步骤：
10.根据权利要求1所述的基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，所述基于欧式距离的网格估计法，包括：
...【技术特征摘要】
1.基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，在移动平台上构建线性嵌套传感器阵列，所述移动平台基于预设的速度匀速平移，满足线性嵌套传感器阵列的轴线方向与移动平台的移动方向相互垂直，所述线性嵌套传感器阵列的位置随移动平台的移动而改变；所述联合估计方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，所述线性嵌套传感器阵列包括子阵列一和子阵列二，所述子阵列一和子阵列二均为均匀线性阵列ula；
3.根据权利要求2所述的基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，所述采样响应处理包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于空频嵌套阵列移动的时延和二维角度联合估计方法，其特征是，所述第一信道频率响应集的表达式如下：
5.根据权利要求4所述的基...
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