[发明专利]一种基于均匀圆阵的单快拍测向方法

权利要求书

1.一种基于均匀圆阵的单快拍测向方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用均匀圆阵接收数据，N个远场信号源(θ₁,…,θ_N)的信号入射到M个阵元的均匀圆阵上，圆阵阵元各向同性，阵列接收的单快拍数据为

x＝As+n

其中A是均匀圆阵的阵列流型，s是这N个信号组成的信号向量，即s＝[s₁,s₂,…s_N]^T，n为噪声数据，

每个信号只接收到单快拍，则阵元l上的快拍数据为：

其中，λ为波长，r为圆阵的半径，n_l是噪声数据n的第l个元素，θ_i为第i个信号入射的方位角，s_i为第i个信号；

该圆阵的导向矢量为

S2、对接收数据矩阵做模式空间变换，构造模式空间变换矩阵

其中

J中，J_k(-β)表示k阶第一类贝塞尔函数，k∈-K,-K+1,…K-1,K，K为此均匀圆阵能激发的最大相位模式数

r为圆阵半径；

S3、将从均匀圆阵得到的单快拍数据x进行预处理：

其中为模式空间变换后，虚拟线阵的阵列流型：

变换后，均匀圆阵已成为虚拟线阵，且阵元数为M'＝2K+1，

S4、取y的第K+1行到第2K+1行的数据，即虚拟线阵的第K+1个阵元到第2K+1个阵元上的数据，有

其中y_k是矩阵y的第k行，也就是虚拟线阵的第k个阵元上的数据，B为虚拟线阵第K个阵元到第2K+1个阵元组成的阵列流型，n_z为Tn取第K+1行到第2K+1行，则对于信号i对应的导向矢量的第k个阵元的分量为：

b_k(θ_i)＝exp(j(k-1)θ_i)

S5、用z构造伪协方差矩阵如下：

其中z_k是矩阵z的第k个数据：

式中n_k为噪声矩阵n_z的第k个元素；

将R写为

R＝BDB^H+N_r

其中，

D的秩为入射信号个数N，由于B是范德蒙德矩阵，所以B与BDB^H的秩都是N，因此R的秩为N；

S6、在矩阵R的基础上，构造以下矩阵：

R'＝[R,QR^*Q]

式中，Q为反对角矩阵，即其反对角线上的元素都为1，其他元素为0；

再对矩阵R'进行二阶积累：

得到伪协方差矩阵R_ISS；

S7、对得到的伪协方差矩阵R_ISS做特征分解：

得到信号子空间U_S和噪声子空间U_N；

S8、由最小优化搜索，从1度到360度搜索得到方位角θ：

其中b(θ)为阵列流型B对应的导向矢量，即：

谱估计公式为：