[发明专利]基于互耦情况下嵌套阵列的测向方法

说明书

本发明提供一种基于互耦情况下嵌套阵列的测向方法，通过采用二级嵌套阵列接收入射信号，对二级嵌套阵列的稀疏部分进行初DOA估计，不考虑互耦情况，获得二级嵌套阵列的稀疏部分具有角度模糊的集合Θsupgt;a/supgt;；对整个二级嵌套阵列进行DOA估计，获得二级嵌套阵列进行粗估计的集合Θsupgt;t/supgt;；由得到两个角度集合，从集合Θsupgt;a/supgt;中，找出K个与集合Θsupgt;t/supgt;最接近的角度集合Θsupgt;ini/supgt;；估计出互耦矩阵，在获取互耦矩阵的基础上，采用波达方向估计算法，再次进行DOA估计，得到最终的角度集合。该方法充分利用嵌套阵列的结构，根据互耦误差的性质，能够有效估计出互耦系数，充分利用协方差拟合标准的性质，能够有效提升算法的分辨率，角度估计精确，误差较小。

技术领域

本发明涉及一种基于互耦情况下嵌套阵列的测向方法，属于信号处理技术领 域。

背景技术

波达方向(Direction-of-Arrive,DOA)估计是阵列信号处理领域的一个重要分支，它是指利用阵元天线和传感器接收入射信号，并通过信号处理技术和各类算 法对接收信号进行处理，获得入射信号的信息，估计出入射来向。在雷达、声呐 等通信领域有着广泛的应用。

传统算法中，是在理想条件下进行建模的，对阵列接收信号进行了假设，各 个阵元之间互不干扰，其阵元接收到的信号是独立于其他阵元的。但是在实际测 向系统中，阵元传感器的电磁特性不同，每个阵元之间存在未知偏差等一些不可 控制的因素将会导致接收信号存在误差，如果还是按照理想情况下进行处理，可 能会产生较大的误差。

传统算法是在均匀线阵下展开的，在欠定等一些情况下表现较差。嵌套阵列 根据其阵列结构，可以扩展成一个较大的虚拟阵列孔径，能够实现较大的阵列自 由度。而且，此时阵元之间的间隔不再受半波长的限制，随着阵元摆放间距的增 大，其互耦效应也会越来越弱。传统算法未考虑嵌套阵列的互耦误差情况，使得 估计结果误差大且精确度不足。

上述问题是在在互耦情况下侧向过程中应当予以考虑并解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种考虑互耦误差情况，在 嵌套阵列下进行波达方向估计的方法，该方法利用嵌套阵中关于互耦矩阵的特殊 结构，在估计出互耦系数的基础上进行较为精确的角度估计，解决现有方法中存 在较大误差的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种基于互耦情况下嵌套阵列的测向方法，包括以下步骤，

S1、采用二级嵌套阵列接收入射信号，二级嵌套阵列采用第一个子阵较为密 集，由阵元间距为d的M₁个传感器组成，第二个子阵较为稀疏，由间隔为(M₁+1)d的M₂个传感器组成，其中d＝λ/2代表入射信号波长的一半，二级嵌 套阵列总的传感器个数是M＝M₁+M₂；

S2、对二级嵌套阵列的稀疏部分进行初DOA估计，不考虑互耦情况，获得 二级嵌套阵列的稀疏部分具有角度模糊的集合Θ^a；

S3、对整个二级嵌套阵列进行DOA估计，获得整个二级嵌套阵列进行估计 的集合Θ^t；

S4、由步骤S2与步骤S3，分别得到两个角度集合，即二级嵌套阵列的稀疏 部分具有角度模糊的集合Θ^a与整个二级嵌套阵列进行粗估计的集合 需要从集合Θ^a中，找出K个与集合Θ^t最接近的角度 通过以下算法实现：

S5、由步骤S4得到角度集合Θⁱⁿⁱ的基础上，进行互耦系数估计，以得到互 耦矩阵，通过所得互耦矩阵，采用波达方向估计算法，再次进行DOA估计，得 到最终的角度集合。