[发明专利]基于互质面阵的二维波达方向快速估计方法

权利要求书

1.基于互质面阵的二维波达方向快速估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据互质面阵模型，分x轴和y轴构造阵列流型矩阵；所述互质面阵模型由两个二维均匀稀疏子阵组合而成；

步骤2：分别求解各子阵接收信号的协方差矩阵，并分x轴和y轴方向构造阵列的传播算子矩阵；

所述步骤2包括：

步骤2.1：分别求解各子阵x轴和y轴接收信号的协方差矩阵；

步骤2.2：在x轴方向构造子阵1的传播算子矩阵：

其中，为x轴接收信号的协方差矩阵R_1x的前D列，为子阵1的阵元数，阵元编号为

步骤2.3：以步骤2.2方式在y轴方向构造子阵1的传播算子矩阵：

步骤2.4：以步骤2.2方式在x轴方向构造子阵2的传播算子矩阵；

步骤2.5：以步骤2.3方式在y轴方向构造子阵2的传播算子矩阵；

步骤3：在对阵列流型进行分块处理的基础上采用PM算法，分别求取各子阵沿x轴和y轴方向的旋转因子矩阵；

步骤4：利用平面阵列的互质理论，消除角度模糊，求解阵列的方位角和俯仰角。

2.根据权利要求1所述的基于互质面阵的二维波达方向快速估计方法，其特征在于，所述两个二维均匀稀疏子阵分别为子阵1和子阵2，其中子阵1的阵元间距为Md，子阵2的阵元间距为Nd，M、N互为质数，d＝λ/2，λ为入射信号波长。

3.根据权利要求1所述的基于互质面阵的二维波达方向快速估计方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1.1：构造各子阵的x轴阵列流型矩阵：

阵元间距为d的x轴阵列流型矩阵为：

其中，A_x为x轴阵列流型矩阵，N_r′为x轴上均匀分布的阵元数，D为远场窄带信号以平面波的方式入射到阵列的个数，分别为来波方向；θ_i∈(-π,π)，分别为第i个入射信号的方位角和俯仰角；λ为入射信号波长；

步骤1.2：构造各子阵的y轴阵列流型矩阵：

阵元间距为d的y轴阵列流型矩阵为：

其中，A_y为y轴阵列流型矩阵，N′_r为y轴上均匀分布的阵元数。

4.基于权利要求1所述的基于互质面阵的二维波达方向快速估计方法，其特征在于，所述子阵1沿x轴接收信号为：

其中，s(k)为发送信号向量，n(k)是功率为的加性高斯白噪声向量，k为快拍数，K为最大快拍数，k∈{1,2…K}，Φ_1x为子阵1沿x轴方向的旋转因子矩阵；

子阵1沿y轴接收信号为：

其中，Φ_1y为子阵1沿y轴方向的旋转因子矩阵。

5.根据权利要求1所述的基于互质面阵的二维波达方向快速估计方法，其特征在于，所述步骤3包括：

所述子阵沿x轴方向的旋转因子矩阵的求解过程为：

步骤3.1：对于子阵1，根据x轴接收信号矩阵，得到：

其中，代表矩阵P_c1x的前N_r(N_r-1)行，为传播算子矩阵，代表矩阵P_c1x的后N_r(N_r-1)行；为A_1x的前D行，即为D×D阶矩阵；

步骤3.2：对进行特征值分解，得到的特征值与Φ_1x的对角线元素相对应，从而可以求得子阵1沿x轴方向的旋转因子矩阵Φ_1x；

步骤3.3：以步骤3.1、步骤3.2方式求得子阵1沿y轴方向的旋转因子矩阵Φ_1y；

步骤3.4：以步骤3.1、步骤3.2方式求得子阵2沿x轴方向的旋转因子矩阵Φ_2x；

步骤3.5：以步骤3.3方式求得子阵2沿y轴方向的旋转因子矩阵Φ_2y。

6.根据权利要求2所述的基于互质面阵的二维波达方向快速估计方法，其特征在于，所述阵列的方位角和俯仰角为：

当M＝1时：

当M1时：

其中，

其中，θ_i为阵列的方位角，为阵列的俯仰角，α₁和β₁分别为子阵1沿x轴方向和沿y轴方向的旋转因子矩阵的相位，α₂和β₂分别为子阵2沿x轴方向和沿y轴方向的旋转因子矩阵的相位。