[发明专利]电磁方向性互耦效应下相干干扰源测向方法

说明书

本发明提供了一种电磁方向性互耦效应下相干干扰源测向方法，计算阵列得到的协方差矩阵并进行特征值分解，利用均匀线阵阵列互耦矩阵的结构特征，分解阵列实际导向矢量，并构造方向性电磁耦合效应下估计相干信号到达角的代价函数，对代价函数进行求解并进行多维谱峰搜索，估计到达角，使用估计出的相干信源的到达角估计角度依赖的阵列互耦向量，使用MVP算法估计出相干信源的到达角。本发明解决接收阵列存在角度相关互耦条件下的相干信源的到达角估计问题，本发明能够实现阵列互耦的自校正，并且在低信噪比条件下，能够实现相干信源高分辨率的到达角估计。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，是一种相干信号源的到达角估计方法，特别涉及一种相干干扰源测向方法。

背景技术

信号空间谱估计技术广泛应用于雷达、通信、声纳、勘测、射电天文及生物医学工程等众多军事及国民经济领域。最具代表性的空间谱估计算法有子空间分解类算法和子空间拟合类算法，这些算法在理想的情况下都具有高分辨率的空间谱估计性能。在实际工程应用中，超分辨方法对阵元位置误差，通道不一致以及阵元间互耦等导致的阵列流型误差非常敏感。在实际环境中，由于多径传播，欺骗式干扰等因素使得空间中存在大量的相干信号，在这种情况下，MUSIC、ESPRIT等子空间分解类算法无法有效分辨或测向。

目前空间谱估计方法和阵元互耦校正方法可分为两类：有源校正法和自校正法，有源校正法需要预先知道校正源的精确位置信息，但已知精确位置的校正源较难得到。常用的自校正方法有辅助阵元法和秩损法。这两种方法，都存在盲角，且在互耦效应较强时，将会受到空间谱中伪峰的影响，导致估计性能大幅度下降。

对于相干信源的处理方法，目前有空间平滑类算法、矩阵重构类算法和非降维处理算法，另一方面基于子空间拟合类的空间谱估计算法对于相干信源具有良好的估计性能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电磁方向性互耦效应下相干干扰源测向方法。本发明的目的是解决在同时受相干信源和方向性电磁耦合效应影响，超分辨算法无法有效分辨或测向问题。而提出了一种方向性电磁耦合效应下相干信源空域信息联合估计技术。可显著提高非理想条件下，方向估计的成功率及分辨率，且实现了阵元互耦角度依赖情况下的自校准。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1：计算阵列得到的接收信号x(n)的协方差矩阵R_x，并对R_x进行特征值分解；

步骤2：利用均匀线阵阵列互耦矩阵的结构特征，分解阵列实际导向矢量；

对于任意到达角θ，分解为：

其中：

[T₁(θ)]_p，r表示矩阵T₁(θ)中第p行第r列的元素，[c(θ)]_p＝[C(θ)]_1，p，T(θ)和c(θ)的维度分别为M×m和m×1，m为阵元互耦长度。

步骤3：使用子空间拟合算法，利用新分解的阵列实际导向矢量T(θ)，构造方向性电磁耦合效应下估计相干信号到达角的代价函数；

步骤4：对代价函数进行求解并进行多维谱峰搜索，估计到达角；

对于式(7)，固定求出Γ的最小二乘解：

将式(9)代入式(7)得到：

或：