基于互质线阵的改进空间平滑信源角度的估计方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115902763A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211586141.7(22)申请日2022.12.09(71)申请人长沙航空职业技术学院地址410007湖南省长沙市雨花区长沙航空职业技术学院（跳马校区）(72)发明人苏龙吴云锋蒋雄刘新桥李川驰谷绍湖(74)专利代理机构长沙智路知识产权代理事务所(普通合伙)43244专利代理师张毅(51)Int.Cl.G01S3/14(2006.01)G06F17/16(2006.01)G06F17/18(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图3页(54)发明名称基于互质线阵的改进空间平滑信源角度的估计方法及装置(57)摘要本发明涉及一种基于互质线阵的改进空间平滑信源角度的估计方法及装置，方法包括：基于增广互质阵列，采集待测信源的信号得到接收信号；对接收信号的协方差矩阵进行向量化处理，将得到的向量按均匀线性阵列的阵元位置排序并按照数据处理策略进行处理，得到虚拟阵列接收的虚拟信号；基于预先构建的空间平滑规则，将虚拟阵列均匀划分为相互重叠的虚拟子阵列，计算虚拟子阵列接收信号的空间平滑协方差矩阵；利用预定义的空间谱估计法，对空间平滑协方差矩阵进行特征分解，得到空间谱函数；对空间谱函数进行谱峰搜索，确定所述待测信源的信源角度。本发明提供的方法通过构造数量较多的虚拟阵元个数，提高了阵列自由度及信源角度估计的准确性。CN115902763ACN115902763A权利要求书1/3页1.一种基于互质线阵的改进空间平滑信源角度的估计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于预先构建的增广互质阵列，采集待测信源的信号得到接收信号；对所述接收信号的协方差矩阵进行向量化处理，将得到的向量按均匀线性阵列的阵元位置排序并按照预定义的数据处理策略进行处理，得到虚拟阵列接收信号；S2、基于预先构建的空间平滑规则，将所述虚拟阵列接收信号均匀划分为相互重叠的虚拟子阵列接收信号，计算所述虚拟子阵列接收信号的空间平滑协方差矩阵；S3、利用预定义的空间谱估计法，对所述空间平滑协方差矩阵进行特征分解，得到空间谱函数；S4、对所述空间谱函数进行谱峰搜索，确定所述待测信源的信源角度。2.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述得到的向量按均匀线性阵列的阵元位置排序并按照预定义的数据处理策略进行处理，包括，将得到的向量按均匀线性阵列的阵元位置排序，计算所述向量的虚拟阵元中重复虚拟阵元信号的平均值，用所述平均值替换所述重复虚拟阵元信号，得到虚拟阵列接收信号。3.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述得到的向量按均匀线性阵列的阵元位置排序并按照预定义的数据处理策略进行处理，包括，将得到的向量按均匀线性阵列的阵元位置排序，采用阵列内插法对所述向量中缺失阵元进行插值，得到虚拟阵列接收信号。4.如权利要求1所述的估计方法，其特征在于，所述S1中，所述增广互质阵包括第一子阵列和第二子阵列；所述第一子阵列包括2M个阵元，阵元间距为Nd，所述第二子阵列包括N个阵元，阵元间距为Md，所述M和N互质；将所述第一子阵列和所述第二子阵列以首个阵元重叠的方式重叠，获取重叠互质阵列；所述重叠互质阵列包括2M+N‑1个阵元；基于所述重叠互质阵列采集待测信源的信号得到接收信号X(t)；计算所述接收信号X(t)的协方差矩阵Rx；对所述协方差矩阵Rx进行向量化处理，将获得的向量按均匀线性阵列的阵元位置进行排序，并按照预定义的数据处理策略进行处理，得到向量z，向量z为虚拟阵列接收信号。5.如权利要求1或4所述的估计方法，其特征在于，所述待测信源的信号为待测信源发射出的远场窄带信号。6.如权利要求3所述的估计方法，其特征在于，所述采用阵列内插法对所述向量进行插值，获取连续的虚拟阵元，具体包括：计算所述缺失阵元前后的虚拟阵元接收信号的平均值，作为所述缺失阵元的值插入所述向量中，获取连续的虚拟阵元，得到虚拟阵列接收信号；所述虚拟阵列接收信号为：Lex表示[‑N(2M‑1)d，N(2M‑1)d]范围内的所有阵元位置集合，z[g]和z(h)表示缺失阵元2CN115902763A权利要求书2/3页前后虚拟阵元接收信号。7.如权利要求4所述的估计方法，其特征在于，所述接收信号X(t)为：X(t)＝A(θ)s(t)+n(t)；T其中，θ＝[θ1，…，θK]；为所述重叠互质阵列的方向矩阵；是待测信号的波形向量；n(t)是均值为0、方差为σ2的加性高斯白噪声；K为非相干远场窄带信号个数；所述λ为待测信号的波长，阵元间距为d，为所述重叠互质矩阵的阵元位置。8.如权利要求4所述的估计方法，其特征在于，所述协方差矩阵Rx为：HH2RX＝E[X(t)X(t)]＝ARsA+σI；其中，为第k个入射