[发明专利]一种基于阵列移动获得无孔差阵的均匀采样方法

说明书

本发明公开了一种基于阵列移动获得无孔差阵的均匀采样方法，包括：求阵列差共阵中元素位置集合并记录元素间最大间隔的长度h在当前时刻t进行采样，记录此时的阵列输出数据；随着阵列的移动，依次在时刻t+d/v，t+2d/v，...，处进行采样；将采样数据进行合成，得到合成阵列的输出；利用空间平滑类子空间方法对合成阵列的输出进行处理，即可得到相比于原始阵列精度更高的DOA估计值。本发明能够充分利用阵列的移动特性，结合在特定点进行采样获得的阵列输出，得到差阵完全连续的、自由度更高、估计效果更好的合成阵列。

技术领域

本发明涉及稀疏阵列天线测向技术领域，特别是涉及一种基于阵列移动获得无孔差阵的均匀采样方法。

背景技术

空间谱估计，又称为波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计，是阵列信号处理领域中一个重要分支，其被广泛应用于雷达、声呐、导航和自动驾驶等领域。

传统的进行DOA估计的阵列一般选用均匀线阵。为了避免估计角度模糊，均匀线阵的阵元间距限制为小于等于半波长。有限的阵元间距使其受互耦影响较大，并且在阵元数一定时，限制了其阵列孔径，进而影响了阵列的估计性能。而稀疏阵列能够突破半波长的限制，从而能够在降低阵元间互耦的同时，获得更大的阵列孔径。但是现有的稀疏阵列的差共阵(difference co-array)中，大部分都存在缺失阵元，即存在孔洞。孔洞问题使得稀疏阵列的自由度受损，从而减小了能够识别的目标数。

因此研究如何填补稀疏阵列差共阵中的孔洞，从而提高自由度，是一个需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于阵列移动获得无孔差阵的均匀采样方法，用以解决背景技术中提及的技术问题。本发明针对现有稀疏阵列的差阵中存在的孔洞问题，考虑阵列移动的场景，提出一种有效的阵列采样方法来填补差阵中的孔洞。该方法选取阵列移动过程中几个特定的时间点，在相应的时间点处收集阵列的采样数据，将采样数据进行堆叠重构，得到最终的合成阵列的输出。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于阵列移动获得无孔差阵的均匀采样方法，所述均匀采样方法包括：

步骤S1、针对一物理阵列，确定其阵元位置集合其中，所述物理阵列用于进行DOA估计；

步骤S2、针对步骤S1中的物理阵列，计算其差阵的阵元位置集合

步骤S3、针对步骤S2中得到的阵元位置集合计算其最大连续孔洞的长度h；

步骤S4、以t时刻为阵列初始采样时刻，并依次在时刻进行采样，得到对应时刻的输出值，其中，d等于入射信号半波长的值，v为阵列运动速度；

步骤S5、对步骤S4中得到的不同时刻的输出值进行相位补偿后，再进行合成，得到合成阵列的输出；

步骤S6、对步骤S5中得到的合成阵列采用虚拟化的方法，得到其差阵的输出；

步骤S7、对步骤S6中得到的差阵采用空间平滑类子空间方法，得到最终DOA估计值。

进一步的，在所述步骤S1中，假设所述物理阵列具有N个阵元，则其阵元的位置集合为

进一步的，在所述步骤S2中，差阵的阵元位置集合

进一步的，在所述步骤S4中，当处于初始采样时刻t时，此时的阵列输出矢量为：