[发明专利]一种平行线阵单快拍二维测向方法

说明书

本发明属于电子对抗技术领域，具体涉及一种平行线阵单快拍二维测向方法。本发明采用的技术方案是将双平行线阵划分成三个子阵，利用空间平滑技术对各子阵进行平滑处理分别得到三个数据矩阵，根据三个数据矩阵的自相关和互相关信息构造一个大矩阵，对该矩阵进行奇异值分解得到降维后的信号子空间估计，进而利用旋转不变子空间方法(ESPRIT)计算二维方向上的旋转因子，最后通过构造配对矩阵进行旋转因子的特征值配对实现二维方向估计，本发明提出的方法解决了平行线阵的单快拍二维测向问题。

技术领域

本发明属于电子对抗技术领域，具体涉及一种平行线阵单快拍二维测向方法。

背景技术

在电子对抗中，掌握目标辐射源的方位信息能够帮助一方取得战场信息优势，因此对目标信号进行测向是一个重要的研究方向。

平行线阵是测向系统中常见的一种阵列结构，它由空间中的两条平行的均匀线阵组成，通过利用线阵的自相关信息和两条平行线阵之间的互相关信息来获得入射信号的方向信息，具有结构较为简单，对大多数测向算法适用性强等优点。最重要的是相比均匀线阵仅能实现一维方向角度测量，平行线阵能够同时对二维方向角度进行测量，获得信息量更多，能够更加准确地获得来波信号的方位信息，因此更具应用意义和研究价值。ESPRIT(旋转不变子空间)算法是空间谱估计中的典型算法，通过利用各子阵接收数据协方差矩阵的信号子空间的旋转不变特性对信号进行方向估计，与常用的MUSIC(多重信号分类)算法相比，ESPRIT 算法的优点在于计算量小，不需要进行谱峰搜索，可直接求解得到信号的入射角度值。

常规的测向系统和方法一般基于接收多快拍信号模型，利用多个快拍间(时域)的相关信息的积累来抑制噪声的影响。但是在某些情况下，例如信号持续时间短，跳变速度过快，亦或在军事领域中，信号难以捕捉，或对系统实时性要求很高等情况，阵列接收数据难以充足，甚至有效数据量只有单快拍时，接收数据的协方差矩阵的秩小于信源个数，此时子空间类算法无法准确分离出信号子空间，导致无法完成对入射信号波达方向的估计，因此不能直接利用多快拍下的测向方法。目前，公开报道的关于单快拍信号测向的研究还极少，且一般利用基于简单的均匀线阵MUSIC测向方法，因此如何将单快拍测向方法应用到更为复杂的阵列结构，且能与更多子空间类算法结合都是值得研究的方向。

发明内容

为解决平行线阵的单快拍二维测向问题，本发明提出了一种平行线阵单快拍二维ESPRIT 测向方法。

本发明采用的技术方案是：将双平行线阵划分成三个子阵，利用空间平滑技术对各子阵进行平滑处理分别得到三个数据矩阵，根据三个数据矩阵的自相关和互相关信息构造一个大矩阵，对该矩阵进行奇异值分解得到降维后的信号子空间估计，进而利用旋转不变子空间方法(ESPRIT)计算二维方向上的旋转因子，最后构造配对矩阵进行角度参数配对实现二维方向估计。

由两个相互平行的均匀线阵X和Y组成的空间中的平行线阵如图1所示，线阵X和线阵 Y之间沿y轴方向距离为d_y，线阵上相邻阵元沿x轴方向间距为d_x。线阵X和线阵Y分别有 M+1个和M个阵元，将线阵X再划分成两个子阵，阵列X的第1个阵元(坐标轴原点位置处阵元)至第M个阵元组成子阵X₁，第2个阵元至第M+1个阵元组成子阵X₂。

空间中有N个同中心频率的远场窄带信号S(t)＝[s₁(t),s₂(t),…,s_N(t)]^T以不同的二维方向角(α_i,β_i),i＝1,…,N入射到平行线阵，信号波长为λ，其中α_i∈(0,π)和β_i∈(0,π)分别表示第i个信号的入射方向与坐标轴y轴正方向的夹角和与坐标轴x轴正方向的夹角。