[发明专利]基于改进L阵的星载宽带多目标的测向方法

说明书

技术领域

本发明涉及阵列信号处理技术领域，是一种基于改进L阵的星载宽带多目标的测向方法。在DOA估计中，阵列流形的选择对测向性能的影响很大，改进方法在使用性能优良的均匀L阵的基础上，提出一种改进的L阵的阵列流形，采用宽带测频测向联合估计的方法，实现同时对空域多目标的精确测向。

背景技术

近30年来，阵列信号处理作为信号处理的一个重要分支，在通信、雷达、声纳、地震、勘探、射电天文等多种国民经济和军事应用领域获得了广泛应用和迅速发展。所谓阵列信号处理是指将多个传感器设置在空间的不同位置而组成传感器阵列，用传感器阵列来接收空间信号并对接收的信号进行处理。它的研究对象是携带有信号的空间传播波，目的是通过对阵列接收的信号进行处理，增强所需要的有用信号，抑制无用的干扰和噪声，并提取有用的信号特征以及信号所包含的信息，如信号源数目估计、信号传播方向(定位)和波形等参数估计。与传统的单个定向传感器相比，传感器阵列具有灵活的波束控制、高的信号增益、极强的干扰抑制能力以及高的空间分辨能力等优点，这也是阵列测向技术近几十年来得以蓬勃发展的根本原因。

目前，在同时存在相干源和非相干源的情况下，基于L阵列测向方法主要有以下几种：

1.吴世龙等人于2006年在上海航天第二期上发表的文章《星载稀布L阵对地面辐射源的高精度测向研究》，该方法分别基于均匀和非均匀的L阵，采用二维MUSIC算法，研究了星载稀布L阵列的地面雷达辐射源测向，非均匀的L阵具有很高的测角精度，但是该方法只适用于独立源，对相干源往往无能无力。

2.韩英华等人于2008年5月在东北大学学报第五期上发表的文章《基于L阵的分布式信源二维波达方向估计算法》，该方法法研究了将相干分布式信源积分形式的方向向量化简为点信源方向向量与实向量的Schur-Hadamard积的方法，提出了一种基于L阵的相干分布式信源二维波达方向分离估计方法，具有较好的效果，但是该方法计算复杂，运算量很大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种计算量相对较小的基于改进的L阵的星载多目标源的DOA估计方法，以解决同时存在多个独立源，多对相干源的情况下的DOA估计，实现同时存在多对相干源和多个独立源情况下的星载宽带多目标测向功能。

为实现上述目的，本发明的方法包括如下过程：

A.建立基于改进的L阵的阵列模型，如图2所示；

B.对阵列接收数据进行多目标频域估计，频域得到K个谱峰；

C.对每一阵元的接收数据作谱分析，取目标频率对应的不同阵元的数据组成一阵列矢量X(n_k)；

 D.用代价函数进行谱峰搜索，并进行信号源个数的判断，得出对应的空域目标的角度。

本发明使用性能优良的改进的均匀L阵进行DOA估计，在阵元个数一定的情况下，不仅充分利用性能优良的L阵以尽量扩大孔径。同时为了弥补采用L阵进行空域多目标测向容易产生配对错误的不足，对L阵进行改进，在L阵外增加一个阵元。在存在两相干源的情况下，这个阵元的接收数据中就包含了两目标角度的两维耦合信息，使之能从四个谱峰中分辨出两相干源，利用基于改进的L阵的多目标源的DOA估计方法，不需要多维搜索，大大降低运算量，而且性能优良，可以实现多目标源的条件下进行相对精确的DOA估计。

仿真结果表明，改进的L阵比普通的面阵孔径增大，分辨率高，而且与普通的L阵相比，具有可以对两相干源进行角度估计的特性。

对本发明的目的、特征、优点可通过如下附图和仿真试验详细描述。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的基于改进的L阵的阵列流形；

图3是本发明仿真中应用改进L阵的空间三维谱图；

图4是本发明仿真中应用改进L阵的谱峰等高线图：

图5是本发明仿真中应用4*4面阵的空间三维谱图；

图6是本发明仿真中应用4*4面阵的谱峰等高线图；

图7是本发明仿真中应用L阵的空间三维谱图；

图8是本发明仿真中应用L阵的谱峰等高线图；

具体实施方式

实现本发明的步骤如下：

步骤1，建立阵列模型。

本文采用改进的均匀L阵，阵元排放位置如图2所示，其中每个阵元均为有向阵元。