[发明专利]基于最小冗余线阵的非均匀面阵设计方法

说明书

本发明公开了一种基于最小冗余线阵的非均匀面阵设计方法，其主要思路为：确定雷达，所述雷达包括K个阵元，并根据雷达包含的K个阵元确定非均匀面阵，其中非均匀面阵的横轴包括M个阵元，非均匀面阵的纵轴包括N个阵元；K、M和N分别为大于0的正整数，且满足K＝M×N；根据所述M个阵元，确定非均匀面阵的横坐标；根据所述N个阵元，确定非均匀面阵的纵坐标；进而确定最终的非均匀面阵，并计算差分合成阵列；设定差分合成阵列中包含Q个目标，分别计算非均匀面阵的横轴包括的M个阵元的方向矩阵，以及非均匀面阵的纵轴包括的N个阵元的方向矩阵，并计算差分合成阵列接收的信号数据，进而分别得到Q个目标各自的波达方向估计值。

技术领域

本发明属于雷达目标波达方向估计技术领域，特别涉及一种基于最小冗余线阵的非均匀面阵设计方法，适用于估计目标个数大于阵元数情况下两维波的波达方向，提高阵列的自由度和测角精度。

背景技术

在阵列信号处理领域，由于面阵能够同时对目标波达方向DOA进行俯仰和方位角度的联合估计，在射电天文，雷达，声纳和无线通信领域应用广泛；在阵列设计上通常要求阵列自由度尽量大、孔径尽量大、差分合成阵列为完全填充的阵列，这样通过对阵列接收数据的二维统计量信息，就能够获得多余阵元数的自由度DOF来做多目标估计。

Haubrich提出开盒子阵，该阵列具有较大自由度及其差分合成阵列是完全填充的，Van Trees提出均匀矩形阵，但其自由度和孔径最小；Piya Pal等提出一种二维嵌套式阵列，该阵列设计简单，且其差分合成阵列为完全填充的，但其自由度没有开盒子阵大；由于开盒子阵结构上都由三个均匀线阵所构成，导致其自由度有限，孔径扩展有限。

综上，对照现有阵列的相关特性，开盒子阵、均匀矩形阵和二维嵌套式阵列虽均能获得大于阵元数目的自由度，但都存在一定的不完善，不能获得更高的自由度DOF和更大的阵列孔径。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明针对阵列信号中两维多目标角度问题进行展开，提出一种基于最小冗余线阵的非均匀面阵设计方法，该种基于最小冗余线阵的非均匀面阵设计方法能够提高阵列的自由度和阵列孔径。

为达到上述目的，本发明通过如下技术方案予以实现。

一种基于最小冗余线阵的非均匀面阵设计方法，包括以下步骤：

步骤1，确定雷达，所述雷达包括K个阵元，并根据雷达包含的K个阵元确定非均匀面阵，其中非均匀面阵的横轴包括M个阵元，非均匀面阵的纵轴包括N个阵元；K、M和N分别为大于0的正整数，且满足K＝M×N；

步骤2，根据非均匀面阵的横轴包括M个阵元，确定非均匀面阵的横坐标；

步骤3，根据非均匀面阵的纵轴包括N个阵元，确定非均匀面阵的纵坐标；

步骤4，根据非均匀面阵的横坐标和非均匀面阵的纵坐标，确定最终的非均匀面阵；

步骤5，根据最终的非均匀面阵，计算得到差分合成阵列。

本发明与现有非均匀面阵设计方法相比具有以下优点：

第一，本发明基于现有最小冗余线阵，设计简单，其差分合成阵列为完全填充的矩形面阵；

第二，本发明基于最小冗余线阵，与现有面阵相比，具有更大的自由度，更大的孔径和分辨率，从而可实现对更多目标的估计；

第三，本发明可同时对目标的方位、俯仰两维角度进行估计，并可实现对多于阵元个数的目标进行欠定方向估计。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的一种基于最小冗余线阵的非均匀面阵设计方法流程图；