[发明专利]一种时空联合的阵列处理方法及装置

权利要求书

1.一种时空联合的阵列处理方法，其特征在于包括：

对于任意结构的M阵元阵列，接收的数据可以排列成矩阵，建立阵列时空信号模型Y(l)；

对阵列时空信号模型Y(l)的每一列进行滤波完成时域优化拟合，同时对阵列时空信号模型Y(l)的每一行进行滤波完成空域优化拟合，得到时空域联合FIR滤波器系数h；

根据时空域联合FIR滤波器系数h，对入射方向θ_k，频率为ω_k的入射信号进行滤波，获取信号的原始复幅度；继而得到该入射信号关于入射方向和频率的二维功率谱；

搜素所有入射方向θ_k，频率ω_k，获得目标关于入射方向和频率的二维功率谱；已知目标个数为x，则功率谱最高的前x个谱峰，即认为是目标对应的谱峰，谱峰位置对应的频率和入射角度就是目标入射信号的频率和波达方向估计，谱峰位置对应的α_k就是入射信号的复幅相估计；

通过时空域联合FIR滤波器同时对阵列时空信号模型Y(l)进行滤波，完成时域和空域优化拟合，得到时空域联合FIR滤波器系数h；

所述得到时空域联合FIR滤波器的系数h具体过程是：

对于入射方向为θ_k，频率为ω_k的信号，定义L阶复矢量h_t表示时空域联合FIR滤波器的时域系数，M阶复矢量h_s表示时空域联合FIR滤波器的空域系数，则阵列时空信号Y(l)的时、空响应的近似最大似然拟合可表示成：

其中：H表示矢量或矩阵的共轭转置，T表示矢量或矩阵的转置，|| ||₂表示复数矢量的l₂范数；

在(6)中和表示时空域联合FIR滤波器的时域系数h_t对Y(l)做时域滤波，使具有a(ω_k)时域特征的信号无衰减的通过时空域联合FIR滤波器后，M个阵元的输出与阵列的空间采样最相似；同样地，和表示时空域联合FIR滤波器的空域系数h_s对Y^T(l)做空域滤波，使具有b(θ_k)空域特征的信号无衰减的通过时空域联合FIR滤波器后，L阶时间序列输出与阵列的时间采样最相似；

对公式(6)进行简化计算，得到

其中：且

且

其中：

b(θ_k)为第k个源的阵列空间采样因子；

a(ω_k)为第k个源信号的时间采样因子矢量；

定义*表示矩阵或矢量各元素取复共轭，并令：

2.根据权利要求1所述的一种时空联合的阵列处理方法，其特征在于所述建立阵列时空信号模型Y(l)具体过程是：

对于任意结构的M阵元阵列，定义第m个阵元接收的复信号时间序列为其中1为采样时刻，C表示复数集合，则可将每个阵元采样的数据排成L阶矢量：

y_m(l)＝[y_m(l)，y_m(l+1)，...，y_m(l+L-1)]^T (1)

(1)中T表示矢量或矩阵的转置；

M个阵元接收的数据可以排列成阵列时空信号模型：

Y(l)＝[y₁(l)，y₂(l)，...，y_M(l)]∈C^L×M (2)

(2)中L×M矩阵的每一列为同一阵元在不同时刻的接收信号时间序列，其每一行为不同阵元在同一时刻的接收数据序列，因此，Y(l)的每一列可以看成对入射信号的时间采样，Y(l)的每一行可以看成对入射信号的空间采样。

3.根据权利要求2所述的一种时空联合的阵列处理方法，其特征在于当频率为ω_k，角度为θ_k的K个信号入射到阵列上，k＝1，...，K，则：

在(3)中，a(ω_k)为第k个源信号的时间采样因子矢量，N(l)表示1时刻的测量噪声，即：

其中，b(θ_k)为第k个源的阵列空间采样因子。