[发明专利]一种基于二维功率分布的少阵元阵列高分辨方位估计方法

权利要求书

1.一种基于二维功率分布的少阵元阵列高分辨方位估计方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：获取基阵接收信号，对阵元接收信号做克罗内克积运算；

步骤2：将步骤1的运算结果作为新采集信号，进行CBF功率谱p_y(φ_q)；

步骤3：选择空间观察角度区间ψ₁、ψ₂和φ，根据所选择的观察角度构造三维功率谱矩阵B；

步骤4：根据步骤2得到的CBF功率谱p_y(φ_q)和步骤3得到的三维功率谱矩阵B，利用压缩感知方法确定二维功率分布矩阵S_2D；

步骤5：根据二维功率分布矩阵S_2D的每一列求取最大值，并将结果作为新算法的功率谱，用于DOA估计。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维功率分布的少阵元阵列高分辨方位估计方法，其特征是：所述步骤1具体为:

步骤1.1：当均匀直线阵阵元个数为M个，θ是信号与y轴的夹角定义为信号的波达方位角，空间中有K个目标，那么第k个目标的信号表示为s_k(t)，M元直线阵的接收信号表示为：

其中，为第k个信号对应的阵列流行矢量，n_m(t)是第m个阵元接收的噪声；S(t)，N(t)分别表示K个目标，M个阵元的导向矢量，接收信号，接收噪声的集合A(θ)＝[a(θ₁),a(θ₂),...,a(θ_K)]，S(t)＝[s₁(t),...,s_K(t)]^T，N(t)＝[n₁(t),...,n_M(t)]^T；当阵列采集到的噪声是满足时空不相关性的零均值高斯白噪声，并且K个信号之间互不相关，则存在下述关系：

步骤1.2：

对阵列采集的信号做克罗内克积运算，运算结果为：

3.根据权利要求2所述的一种基于二维功率分布的少阵元阵列高分辨方位估计方法，其特征是：所述步骤2中y(t)的CBF功率谱具体为：

空间φ_q角度下y(t)的功率谱p_y(φ_q)通过下式表示：

其中R_y，表示y(t)的协方差矩阵，R_y＝E[y(t)y^H(t)]，表示两个权向量的克罗内克积，在CBF波束形成中，φ_q方向的权矢量通常表示为w(φ_q)＝a(φ_q)/M。

4.根据权利要求3所述的一种基于二维功率分布的少阵元阵列高分辨方位估计方法，其特征是：所述步骤3中选择合适的空间观察角度区间ψ₁、ψ₂和φ，根据所选择的观察角度构造三维功率谱矩阵B：

当暂时不考虑噪声的存在，阵列采集信号的信号部分表示为x_s(t)＝A(θ)S(t)，x_s(t)的功率谱表示为

将阵列接收信号的表达式代入中，重新表示为

y_s(t)的功率谱表示如下：

当观察空间中L个角度，用表示中ψ₁中的角度，用表示ψ₂中的角度，即表示为卷积的形式为:

包含和两部分，分别表示为

包含了和以及φ_q∈{φ₁,…,φ_Q}三个角度的信息；将的所有结果构建三维矩阵B，维度为L×L×Q；

B矩阵第q列表示为B(:,:,q)(L×L维)，表达式为

其中