[发明专利]基于最小冗余线阵的非均匀面阵设计方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于最小冗余线阵的非均匀面阵设计方法，其特征在于，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；其中，在步骤5中，将所述差分合成阵列记为{u_DCA}，其表达式为：{u_DCA}＝{(m_x‑m_x',n_y‑n_y')|1≤x≤M,1≤x'≤M,1≤y≤N,1≤y'≤N}；当x＝1时，分别令x'取1至M；且当y＝1时，分别令y'取1至N；进而分别得到(m₁‑m₁,n₁‑n₁)至(m₁‑m_M,n₁‑n_N)；然后令x分别取2至M，且令y分别取2至N，进而分别得到(m₂‑m₁,n₂‑n₁)至(m_M‑m_M,n_N‑n_N)；其中，m_x表示非均匀面阵的横坐标S₁中第x个阵元的横坐标，m_x'表示非均匀面阵的横坐标S₁中第x'个阵元的横坐标，n_y表示非均匀面阵的纵坐标S₂中第y个阵元的纵坐标，n_y'表示非均匀面阵的纵坐标S₂中第y'个阵元的纵坐标；所述差分合成阵列，还包括：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，并计算得到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；其中Q为大于0的正整数；所述得到Q个目标各自的波达方向估计值，其过程为：首先，分别计算非均匀面阵的横轴包括的M个阵元的方向矩阵A_x，以及非均匀面阵的纵轴包括的N个阵元的方向矩阵A_y，并将差分合成阵列沿其横轴方向依次排列，则得到N个子阵列；其中第1个子阵列为A₁，A₁＝A_xD₁(A_y)；第2个子阵列为A₂，A₂＝A_xD₂(A_y)；直到第N个子阵列为A_N，A_N＝A_xD_N(A_y)；其中，其中，n＝1,2,...Q,θ_n为第n个目标对应的仰角，φ_n为第n个目标对应的方位角；D_m(.)为由非均匀面阵的纵轴包括的N个阵元的方向矩阵A_y的第m行构造的一个对角矩阵；m＝1,2,...N；d表示非均匀面阵中的单位阵元间隔，λ为电磁波的波长，j为虚数单位，e为指数函数；然后，计算得到差分合成阵列接收的信号数据为x(t)，其表达式为：其中，s(t)表示Q个目标对应的窄带信号，s(t)＝[s₁(t),s₂(t),…,s_n(t),…,s_Q(t)]^T，s_n(t)表示第n个目标对应的入射信号，每个目标对应的入射信号在时间上分别相互独立且非相关，并都服从复高斯分布表示第n个目标对应的入射信号s_n(t)的功率；n(t)表示均值为0、方差为σ²高斯白噪声，其满足独立同分布，并且与每个目标对应的入射信号分别不相关；t表示采样时刻，t＝1,2,…,N'，N'表示快拍数；CN表示高斯分布；最后，根据差分合成阵列接收的信号数据x(t)，利用现有的空间平滑music算法进行波达方向估计，分别得到Q个目标各自的波达方向估计值；其中Q为大于0的正整数。