[发明专利]一种基于嵌套阵的循环平稳信号直接定位方法

权利要求书

1.一种基于嵌套阵的循环平稳信号直接定位方法，其特征在于包括下述步骤：

a)在平面的L个不同位置放置观测基站，各观测基站均为M元嵌套阵，第l个观测基站中M元嵌套阵接收信号下变频获得M路中频模拟信号；

b)每个观测基站中，对M路中频模拟信号进行A/D采样，采样深度为N，采样周期为T_s，获得M路中频数字信号；

c)根据步骤b)获得的采样数据，结合已知的待定位目标信源循环频率α，选取K个迟滞参数β_k获得多组循环协方差矩阵；

d)对步骤c)获得的循环协方差矩阵进行矩阵矢量化操作，将M×M维的拉直变成M²×1的数据矢量；

e)根据步骤d)获得的数据矢量，获得数据矩阵；

f)根据嵌套阵列的差分阵形成的虚拟均匀线阵对应的阵元位置序号，从阵列观测数据矩阵中选取出对应阵元位置序号的数据行组成新的数据矩阵

g)对步骤f)获得的进行前向平滑操作，完成解相干操作；

h)根据步骤g)获得的各子阵的协方差矩阵，获得最终的数据协方差矩阵；

i)对协方差矩阵进行特征值分解，根据已知的待定位目标信号源数目N_S，由的m_Vir-N_s个小特征值对应的特征向量组成E_nl；

j)根据噪声子空间矩阵E_nl，进行位置搜索，根据谱函数的峰值对应的位置值获得目标信源位置坐标估计值；最后在定位所限定的空间中对上式进行谱峰搜索(二维平面定位即为二维直角坐标空间，一般的三维定位即为三维直角坐标空间，得出对目标信源的位置估计。

2.根据权利要求1所述的基于嵌套阵的循环平稳信号直接定位方法，其特征在于：所述步骤b)中，M路中频数字信号为：

x_l(n)＝A_ls(n)+n_l(n)n＝1,…,N

式中：

其中s_i(n)为第i个目标信源的发射信号波形，a_l(p_i)为第l个观测基站关于第i个目标信源的导向矢量，n_l(n)为第l个基站的噪声矢量，N_S为目标信源数，{·}^T表示对矩阵进行转置操作，λ为信号波长，π为圆周率，d_m为第m个阵元到参考点的距离。

3.根据权利要求1所述的基于嵌套阵的循环平稳信号直接定位方法，其特征在于：所述步骤c)多组循环协方差矩阵为：

式中，{·}^H表示对矩阵进行共轭转置操作。

4.根据权利要求1所述的基于嵌套阵的循环平稳信号直接定位方法，其特征在于：所述步骤d)中，数据矢量为：

式中，vec{·}表示对矩阵进行矢量化操作。

5.根据权利要求1所述的基于嵌套阵的循环平稳信号直接定位方法，其特征在于：所述步骤e)中，数据矩阵为：

6.根据权利要求1所述的基于嵌套阵的循环平稳信号直接定位方法，其特征在于：

所述步骤g)中，解相干操作为：以虚拟均匀线阵数目为M_Vir，将划分为Q个子矩阵，单个子矩阵的阵元数位m_Vir，设第q个子阵的协方差矩阵为

7.根据权利要求1所述的基于嵌套阵的循环平稳信号直接定位方法，其特征在于：所述步骤h)中，最终的数据协方差矩阵为：

8.根据权利要求1所述的基于嵌套阵的循环平稳信号直接定位方法，其特征在于：所述步骤j)中，目标信源位置坐标估计值为：

式中，θ_p,l表示位置p相对于第l个观测基站的方位角。