[发明专利]一种扩展阵列连续差阵的非均匀移动方法

说明书

本发明公开了一种扩展阵列连续差阵的非均匀移动方法，包括：确定进行DOA估计的阵列的物理阵元位置；确定物理阵列的差阵中各虚拟阵元的位置，得到所有相邻虚拟阵元的最大间距；通过对物理阵列进行非均匀的移动，得到相应的合成阵列；此时得到的合成阵列的差阵是完全连续的，对此合成阵列应用DOA估计方法，即可得到相应的DOA估计值。本发明能够通过阵列特定形式的移动填补原始物理阵列差阵中的孔洞，得到一个完全连续的、孔径扩展的差阵。本发明方法无需在原始阵列中添加额外的物理阵元，即能得到扩展的阵列孔径和增强的DOA估计精度，使得阵列的建造成本降低，易于工程实现。

技术领域

本发明涉及稀疏阵列进行方位估计的技术领域，特别是涉及一种扩展阵列连续差阵的非均匀移动方法。

背景技术

利用稀疏阵列进行方位角估计一直受到极大的关注，原因是相比于均匀阵列，稀疏阵列能够获得更大的自由度和更大的阵列孔径；同时，稀疏阵列的小阵元间距(小于等于半波长)的阵元对数相比于均匀线阵少，因而能够有效的减小阵元间的互耦效应。然而互质阵等稀疏阵列的差阵不是完全连续的，即其差阵中存在孔洞，这些孔洞极大的影响了稀疏阵列的连续自由度，从而导致子空间类算法的性能降低。因此，该问题有待解决。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种扩展阵列连续差阵的非均匀移动方法，用以解决背景技术中提及的技术问题。本发明利用阵列的移动性，将阵列在不同位置处的阵列输出进行合成，可以在不增加物理阵元数的情况下，有效的填补其差阵中的孔洞，从而获得更大的自由度和更大的阵列孔径，最终获得更好的角度估计效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种扩展阵列连续差阵的非均匀移动方法，所述移动方法包括：

步骤S1、针对物理阵列计算其差阵，得到其差阵中相邻虚拟阵元的最大间距

步骤S2、以所述物理阵列当前位置处，为阵列的原始位置

步骤S3、将所述物理阵列从原始位置分别移动到如下的位置处：其中，d为阵元间的单位间距，其值等于入射信号波长的一半；

步骤S4、对各个位置处的阵列进行相位补偿；

步骤S5、将步骤S4中经过相位补偿后的各个阵列输出进行合成，得到合成阵列；

步骤S6、对步骤S5中得到的合成阵列，采用虚拟化的方法，得到所述合成阵列的差阵

步骤S7、对步骤S6中得到的差阵运用DOA估计方法，得到最终的角度估计值。

进一步的，在所述步骤S1中，所述物理阵列其阵元位置集合为

进一步的，在所述步骤S1中，所述差阵，其元素集合

进一步的，在所述步骤S2中，当所述物理阵列，处于原始位置时，其阵列输出为：

公式(1)中，K表示信源数量，d为阵元间的单位间距，其值等于入射信号波长的一半，λ为入射信号波长，v表示阵列移动速度，a(θ_k)为阵列方向矢量，并且s_k(t)为信号幅度，A＝[a(θ₁),a(θ₂),...,a(θ_K)]为阵列的方向矩阵，为信号矢量，w(t)为噪声矢量。

进一步的，在所述步骤S3中，物理阵列在每次进行移动时，其位移设为其中，表示为：

在公式(2)中，表示向下取整，表示向上取整，q表示位移次数。

进一步的，在所述步骤S3中，物理阵列在每次移动后，阵列的输出矢量为：