[发明专利]基于空域稀疏优化的宽带信号超分辨测向误差估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及宽带信号超分辨测向中存在的阵列误差的估计方法

背景技术

超分辨测向是阵列信号处理中的一个重要研究内容，广泛的应用于雷达、物联网和声呐等领域。常规的超分辨测向方法都需要准确的掌握阵列流型。而实际的测向系统当中往往存在高频振荡、放大器以及长度不一的通道等，并且有时会伴随着阵元位置的扰动，导致测向估计时经常伴随着阵元间互耦、阵列通道幅相不一致性以及阵元位置误差，这直接导致了很多的超分辨测向方法的性能恶化，甚至失效，所以有必要对各种误差进行校正，而校正前需要首先对这些误差进行估计。

Friedlander B和Weiss A J基于子空间原理，提出了一种信源方位、阵元间互耦、阵元增益和相位扰动交替迭代估计的阵列误差估计与校正技术。Song采用盲估计方法，对声矢量传感器的幅相不一致性、方向不一致性以及阵元位置误差进行了迭代估计，得到了较好的效果。Wang等国外学者利用均匀线阵互耦误差矩阵的带状Toeplitz结构，提出了一种阵元间互耦误差估计方法。Yang针对ULA和均匀圆阵，基于凸松弛原理研究了互耦条件下误差估计问题。Liao通过将互耦误差转换成与角度相关的复阵列增益，提出了一种互耦误差与信号到达方向联合估计算法。然而以上方法都是针对于窄带信号超分辨测向误差的估计，对于宽带信号测向误差的估计，尤其是有关多种误差同时存在时的估计技术，公开发表的文献并不多见。

发明内容

本发明为了解决现有的阵列误差的估计方法不适用于宽带信号的问题。

基于空域稀疏优化的宽带信号超分辨测向误差估计方法，包括下述步骤：

步骤1：建立同时含有阵元间互耦误差、阵列通道幅相不一致性误差、阵元位置误差的阵列信号模型：

当阵列中同时存在阵元间互耦误差、阵列通道幅相不一致性误差、阵元位置误差时，阵列输出可以表示为

X”'(f_i)＝A”'(f_i,α)S(f_i)+N(f_i)

＝W₍₁₎(f_i)W₍₂₎(f_i)W₍₃₎(f_i,α)·A(f_i,α)S(f_i)+N(f_i)

＝W₍₁₎(f_i)W₍₂₎(f_i)A(f_i,α)S(f_i)+Λ₍₃₎(f_i)w₍₃₎(f_i)+N(f_i)，i＝1,2,…,J(12)

＝W₍₁₎(f_i)W₍₃₎(f_i,α)·A(f_i,α)S(f_i)+Λ₍₂₎(f_i)w₍₂₎(f_i)+N(f_i)

＝W₍₂₎(f_i)W₍₃₎(f_i,α)·A(f_i,α)S(f_i)+Λ₍₁₎(f_i)w₍₁₎(f_i)+N(f_i)

其中，“·”表示Hadamard积，即两个矩阵对应位置的元素相乘，最后得到与原矩阵相同维数的矩阵，A″′(f_i,α)为同时存在以上三种误差时频点f_i上的阵列流型矩阵

A”'(f_i,α)＝[a”'(f_i,α₁),…,a”'(f_i,α_k),…,a”'(f_i,α_K)](13)