[发明专利]基于多采样快拍互质阵列接收信号快速傅里叶逆变换的波达方向估计方法

摘要

本发明公开了一种基于多采样快拍互质阵列接收信号快速傅里叶逆变换的波达方向估计方法，主要解决现有的基于均匀线阵方法阵列孔径受限所导致的分辨率较低的问题。其实现步骤是：接收端架构互质阵列；利用互质阵列接收入射信号并建模；构造互质阵列多采样快拍接收信号；对互质阵列多采样快拍接收信号进行补零操作；对补零后的互质阵列多采样快拍接收信号进行快速傅里叶逆变换操作，并构建空间谱；根据所构建空间谱进行波达方向估计。本发明在物理阵元一定的情况下提高了信号波达方向估计的分辨率，并有效地降低了计算复杂度。

主权项

1.一种基于多采样快拍互质阵列接收信号快速傅里叶逆变换的波达方向估计方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)接收端使用2M+N‑1个阵元，并按照互质阵列结构进行架构；其中M与N为互质整数；(2)假设有L个来自θ＝[θ1,θ2,…,θL]T方向的远场窄带非相干信号源，[·]T表示转置操作，利用步骤(1)中构建的互质阵列对入射信号进行接收，则在t时刻的互质阵列接收信号x(t)可建模为：其中，x(t)为(2M+N‑1)×1维向量，sl(t)为第l个入射信号的波形，n(t)为与各信号源相互独立的噪声分量，a(θl)为对应于θl方向信号源的互质阵列导引向量，可表示为其中，μi,i＝1,2,3,…,2M+N‑1表示互质阵列中第i个物理阵元的实际位置，且首个物理阵元的位置为μ1＝0，λ为入射窄带信号的波长，j为虚数单位；(3)构造互质阵列一阶多采样快拍接收信号：采用连续T个单采样快拍接收信号x(t)的一阶统计量作为互质阵列一阶多采样快拍接收信号(4)对互质阵列一阶多采样快拍接收信号进行补零操作：保持互质阵列中物理阵元的位置不变，向互质阵列一阶多采样快拍接收信号中对应于互质阵列孔洞的位置填充若干0，得到一个对应于均匀线性阵列的信号该均匀线性阵列的阵列孔径与原互质阵列相同，阵元间距d为入射窄带信号波长的一半；在末尾进行补零操作，使补零后的向量中元素的个数为K，且K满足2的整数次幂，得到补零后的互质阵列一阶多采样快拍接收信号(5)对补零后的互质阵列一阶多采样快拍接收信号进行快速傅里叶逆变换操作，并构建空间谱：通过快速傅里叶逆变换得到接收信号的K×1维空间响应构建一个空间谱，该谱的横轴表示角度θ，其与空间响应的第k个元素的关系可表示为：其中，k＝0,1,…,K‑1，arccos(·)为反余弦函数，h为保证满足反余弦函数的定义域的系数，当时，h＝‑1，当时，h＝0；该谱的纵轴表示空间响应中第k个元素的模P(k)；(6)根据空间谱进行波达方向估计：对步骤(5)构建的空间谱进行谱峰搜索操作，将幅度最大的前L个峰值对应的角度，作为L个入射信号的波达方向估计。