[发明专利]一种提高阵列可估计的入射信源数目的方法

说明书

本发明公开了一种提高阵列可估计的入射信源数目的方法，该方法基于一个具有特殊关系的互质MIMO阵列，利用主动探测的优势，发送一组相互正交的多频率探测波，经目标反射后，由互质MIMO阵列的接收阵列接收，经过滤波器后生成多组接收信号，再利用互质MIMO阵列阵元之间的位置关系，对互质MIMO阵列生成的虚拟阵列进行孔洞填补，提高虚拟阵列的连续孔径。相对其他方法，本方法能够高效地填补虚拟阵列的孔洞，并且能够根据现实需求灵活调整探测波的频率组成成分，降低阵列系统的复杂度与开销。

技术领域

本发明涉及阵列信号处理技术领域，具体涉及一种提高阵列可估计的入射信源数目的方法。

背景技术

随着科技的发展，阵列处理理论运用也越来越广泛。随之带来的挑战也日益严峻，尤其是在高精度测向与实时性要求方面。首先，随着应用场景的多样化，阵列理论必须适应信噪比较低的环境。再者，越来越密集的入射信源也是一个亟需解决的问题。在通信系统中，由于环境的复杂性造成的多径效应与使用人群的急剧上升造成的信源辐射设备暴涨，天线阵列将会面临着分布越来越密集的入射信源这个问题。最后，耦合效应也是当今阵列理论亟需解决的问题。因此，现代阵列信号理论对阵列的空间分辨率、阵列自由度及阵列阵元间距提出了严格的要求。

但对于传统阵列来说，空间分辨率、阵列的自由度与阵列的天线数目，阵列孔径相关。要提高阵列的空间分辨率与更多的阵列自由度则需要增加阵列孔径，即增加阵列的天线数目。但一味增加阵列孔径明显是不可取的，这会严重增加设备的成本。因此，近几年互质MIMO阵列成为了阵列信号处理理论研究的焦点。因为其独特的结构，使得阵列的空间分辨率、阵列自由度都得以突破阵列阵元数目的限制，可达到甚至以上。且互质MIMO阵列的阵元间距也远大于传统阵列，极大程度上解决了阵元间耦合效应的问题。

但也由于互质MIMO阵列的结构设计，导致其阵列连续孔径往往小于这会使得阵列的自由度下降，导致阵列的可估计入射信源波达角数目下降。因此，目前亟待基于互质MIMO阵列，提出一种能够有效提高阵列连续孔径的方法，进而提高阵列可估计的入射信源波达角数目。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种提高阵列可估计的入射信源数目的方法。该方法可提高阵列连续孔径，先构造一个特殊的互质MIMO阵列，为后续操作提供模型上的支持；然后根据构造的模型及可用阵元数目M_max与所需最大阵列连续孔径L_max的需求设计发射探测波的频率组成成分；最后将接收信号进行频率滤波，广义匹配滤波，信号提取，反射系数统一化后，利用不同频率的接收信号矢量x_p(f_z,t)构成一个具有大孔径的阵列，其对应的数据模型就是互质MIMO阵列形成的虚拟阵列的数据信号矢量v(t)。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种提高阵列可估计的入射信源数目的方法，所述方法包括以下步骤：

S1、根据可用阵元数目M_max确定互质MIMO阵列的接收阵列阵元数目M、发送阵列阵元数目N及额外补充的接收阵列阵元数目M₀；

S2、根据参数M、N、M₀与所需阵列最大连续孔径L_max确定发送探测波的频率组成成分f以及相对应的滤波器通带带宽；

S3、互质MIMO阵列的发射阵列发射频率组成成分为f的正交探测波，即每个发射阵元发射一个同频正交相位周期信号，互质MIMO阵列的接收阵列接收经目标反射后的探测波回波，进行频率滤波，广义匹配滤波及反射系数统一化处理，生成Z+1组不同频率的接收信号矢量x(f_z,t)，其中，z＝0,1,...,Z，f_z是信号矢量x(f_z,t)对应的频率；