[发明专利]一种基于多级扩展嵌套阵列的波达方向估计方法

说明书

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种基于多级扩展嵌套阵列的波达方向估计方法，包括：获取初始信号；根据所述初始信号得到移动后信号；根据所述移动后信号得到接收信号模型；根据所述接收信号模型得到信号的协方差矩阵。本发明将扩展嵌套阵列推广到多级扩展嵌套阵列，在阵元数相同的情况下多级扩展嵌套阵列的均匀自由度大于扩展嵌套阵列的均匀自由度，进而使得多级扩展嵌套阵列在波达方向估计中能够检测到更多的信号源，估计性能更准确。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种基于多级扩展嵌套阵列的波达方向估计方法。

背景技术

波达方向(DOA)估计一直被认为是雷达、声纳等领域阵列信号处理的一个重要课题。像MUSIC(Multiple Signal Classification，空间谱估计算法)和ESPRIT(estimationof signal parameters via rotational invariance technigues，二维旋转不变子空间算法)这些传统的DOA估计方法，可以通过包含N个阵列的均匀线列阵来求解最多N-1个不相干信源的信号到达角估计。对于DOA估计，高自由度总是令人满意的，因为它可以检测大量的信号源并在这种条件下实现出色的估计性能。然而，由于空间的限制和硬件花费等各种原因，高的自由度往往是无法实现的。

近年来，利用稀疏阵列来解决比阵元数更多信号源波达方向估计的方法已经引起了相关研究者和从业者的广泛关注，提出了如最小冗余阵列(MRA)、互质阵列(CA)、嵌套阵列(NA)等各种稀疏阵列的模型。最小冗余阵列是为获得最大可能的虚拟均匀线阵孔径而设计的线性稀疏阵列，然而，最小冗余阵列中的阵元的位置只能被隐式表达，因此难以确定；互质阵列由两个具有互质关系的均匀线列阵组成，能比单一的阵列解析更多的源，且易于设计，然而，互质阵列的差分优化阵并不是连续的；对于嵌套阵列，其对阵列自由度的提高程度较低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于多级扩展嵌套阵列的波达方向估计方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于多级扩展嵌套阵列的波达方向估计方法，包括：

获取初始信号；

根据所述初始信号得到移动后信号；

根据所述移动后信号得到接收信号模型；

根据所述接收信号模型得到信号的协方差矩阵。

在本发明的一个实施例中，获取初始信号，包括：

1a.建立一个由两级嵌套阵列构成的多级扩展嵌套阵列；

其中嵌套阵列中N个阵元的位置可表示为：

其中，N₁为第一级嵌套阵列阵元数，N₂为第二级嵌套阵列阵元数；d_NA为阵列第一级阵元之间的距离，d_NA＝ɑd，a为整数，1≤ɑ≤2K+1，K为多级扩展嵌套阵列的阵列扩展次数，d为信号载波的半波长，d＝λ/2；n₁和n₂为两级嵌套阵列中不同阵元的编号；

1b.根据所述多级扩展嵌套阵列得到Q个不相关的初始信号；在t时刻多级扩展嵌套阵列得到Q个不相关的初始信号可表示为：