基于多基线分布式阵列的波达方向估计方法

摘要

本发明公开了一种基于多基线分布式阵列的波达方向估计方法，主要解决分布式阵列对目标波达方向估计过程中出现角度模糊的问题，其实现过程是：以多基线结构布置子阵，提取阵列的接收数据；估计出接收数据的协方差矩阵并对其进行特征分解求得信号子空间；根据信号子空间分别构造子阵内空域旋转不变性方程、最短基线子阵间的空域旋转不变性方程和最长基线子阵间的空域旋转不变性方程；分别求解这些方程得到无模糊粗估计、短基线有模糊的精估计和长基线有模糊的精估计；对得到的估计参数配对并解模糊求得目标波达方向。本发明提高了分布式阵列在低信噪比条件下的波达方向估计性能，进一步扩大了阵列的物理孔径，可用于目标识别。

主权项

一种基于多基线分布式阵列的波达方向估计方法，包括以下步骤：1)以多基线结构布置子阵，形成多基线分布式阵列，提取阵列的接收数据x(t)；2)利用N个快拍数估计出接收数据的协方差矩阵：并对接收数据的协方差矩阵进行特征值分解求得信号子空间E_S，其中，[·]^H表示共轭转置；3)根据信号子空间E_S，对分布式阵列内的所有阵元，利用空域旋转不变信号参数估计算法求得一组初始的无模糊的顺序随机的多目标方向余弦粗估计值β^C及非奇异矩阵T_C，其中，β^C由组成，为第p个目标的方向余弦粗估计值，p＝1,2,...,Q，Q为目标个数；4)根据信号子空间E_S，求得两组有模糊的顺序随机的多目标参数：4a)对分布式阵列中基线长度最短的两个子阵的所有阵元，利用空域旋转不变信号参数估计算法求得一组有模糊的顺序随机的多目标方向余弦短基线精估计值β^Fs及非奇异矩阵T_Fs，其中，β^Fs由组成，为第p个目标的方向余弦短基线有模糊的精估计值；4b)对分布式阵列中基线长度最长的两个子阵的所有阵元，利用空域旋转不变信号参数估计算法求得一组有模糊的顺序随机的多目标方向余弦长基线精估计值β^Fl及非奇异矩阵T_Fl，其中，β^Fl由组成，为第p个目标的方向余弦长基线有模糊的精估计值；5)对步骤3)和步骤4)得到的参数进行配对与解模糊，得到所有目标的方位角θ^F：5a)根据步骤3)和步骤4)中得到的所述非奇异矩阵T_C、T_Fs和T_Fl，得到第一配对矩阵Μ_C＝T_FsT_C^‑1和第二配对矩阵Μ_F＝T_FlT_Fs^‑1，其中，[·]^‑1表示对矩阵求逆；5b)将步骤3)得到的所述β^C与步骤4a)得到的所述β^Fs通过第一配对矩阵Μ_C配对，即通过第一配对矩阵Μ_C使得所述β^C中的目标方向余弦估计值顺序与所述β^Fs中目标方向余弦估计值顺序保持一致，并在配对后以所述β^C中的每个粗估计值作为参考值，分别求解所述β^Fs中与其相对应的短基线精估计值，得到一组无模糊且精度高的多目标方向余弦短基线精估计值其中，由组成，为第p个目标的无模糊的方向余弦短基线精估计值；5c)将步骤5b)得到的一组无模糊且精度高的多目标方向余弦短基线精估计值与步骤4b)得到的所述β^Fl通过第二配对矩阵Μ_F配对，即通过第二配对矩阵Μ_F使得所述中的目标方向余弦估计值顺序与所述β^Fl中目标方向余弦估计值顺序保持一致，并在配对后以所述中的每个短基线精估计值作为参考值，分别求解所述β^Fl中与其相对应的长基线精估计值，得到一组无模糊且精度高的多目标方向余弦长基线精估计β^F,其中，β^F由组成，为第p个目标的无模糊的方向余弦长基线精估计值；5d)对步骤5c)得到的所述β^F中的每一个方向余弦估计值分别求解反正弦函数，得到所有目标的方位角θ^F，其中，θ^F由组成，为估计出的第p个目标的方位角。