【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线阵列信号处理，特别涉及一种基于互质移动的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法。
技术介绍
1、稀疏阵列克服了传统均匀阵列的缺陷，为阵列设计开辟了一个新的道路。在稀疏阵列中，阵元间距不再局限于入射信号的半波长，非均匀稀疏阵列可以按照一定的规则进行排布，一般以半波长的整数倍作为间隔。因此，在相同阵元数量情况下，稀疏阵列能够实现比均匀阵列更大的阵列孔径，从而提高空间角度分辨率，扩大后的阵元间距还能有效降低阵元间的互耦干扰。极化敏感阵列是一种先进天线阵列，其核心在于同时利用电磁信号的空域和极化域信息，实现复杂极化信号的精确参数估计，增强信号处理能力和系统性能。然而，现有的稀疏阵列移动方法一般将阵列的移动距离限制在半个波长，只利用了移动前后两个阵列组成的合成阵列。使其差分共阵存在大量重叠阵元，严重降低了自由度，导致阵列利用率较低。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中稀疏阵列移动方法一般将阵列的移动距离限制在半个波长，只利用了移动前后两个阵列组成的合成阵列，导致合成阵列的差分共阵存在大量重叠阵元，严重降低了自由度，阵列利用率较低的缺陷，提供一种基于互质移动的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法。
2、本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
3、本专利技术提供一种基于互质移动的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，所述稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法包括：
4、设定稀疏嵌套极化敏感阵列作为原始阵列，并获取所述原始阵列的接收数据；所
5、将所述原始阵列进行若干次互质移动得到若干移动阵列，并获取所述若干移动阵列的接收数据；每次移动的距离与所述单位阵元间距的倍数均互为质数；
6、利用合成孔径技术将原始阵列与移动阵列组合得到合成阵列，并得到合成阵列接收数据；基于所述合成阵列接收数据实现信号源的参数估计。
7、较佳地，所述稀疏嵌套极化敏感阵列包括三个相邻的子阵列，中间的子阵列的电磁矢量传感器间距大于两侧的子阵列的电磁矢量传感器间距；和/或，
8、所述稀疏嵌套极化敏感阵列中，每个阵元位置上的电磁矢量传感器由正交的一个磁环天线和一个偶极子组成；
9、获取所述原始阵列的接收数据的步骤包括：
10、基于所述偶极子组成的阵列的接收数据和所述磁环组成的阵列的接收数据得到所述原始阵列的接收数据。
11、较佳地，所述稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法还包括：
12、所述原始阵列包括m＝m1+m2个电磁矢量传感器，两侧的子阵列共m1个电磁矢量传感器，电磁矢量传感器最小间距为d1d，d1为远大于1的整数，d＝λ/2，λ表示信号波长，中间的子阵列包含m2个电磁矢量传感器，电磁矢量传感器间距为(m1+1)d1d，l1＝[m1,…,m1-2p1-1,…,0]，l2＝[1,2,…,m2]，l3＝[m1-2,…,m1-2p2-2,…,0]，表示向下取整；
13、将间距按d归一化处理后，根据以下公式确定所述原始阵列的电磁矢量传感器位置集：
14、
15、和/或，基于以下公式得到所述原始阵列的接收数据：
16、
17、其中，yd(t)表示由偶极子组成的阵列的接收数据，yl(t)表示由磁环组成的阵列的接收数据，表示导向矢量矩阵，ak表示第k个信号的导向矢量，ap＝[ap,1,…,ap,k]，ap,k表示极化域导向矢量，as＝[as,1,…,as,k]，as,k表示空域导向矢量，⊙表示khatri-rao积，s(t)和n(t)分别表示信号矢量和噪声矢量，θ表示信号的俯仰角，表示信号的方位角，γ表示信号的极化辅助角，η表示信号的极化相位差。
18、较佳地，所述将所述原始阵列进行若干次互质移动得到若干移动阵列的步骤包括：
19、将所述原始阵列以恒定速度v移动，分别经过时间τ1和时间τ2后，得到两次移动后的移动阵列，vτ1＝d2,vτ2＝d3，其中，d1、d2、d3是两两互质的，且d1>d3>d2>1；
20、所述稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法还包括：
21、根据以下公式确定第一次移动后的移动阵列的电磁矢量传感器位置集：
22、
23、根据以下公式确定第二次移动后的移动阵列的电磁矢量传感器位置集：
24、
25、和/或，根据以下公式确定第一次移动后的移动阵列的接收数据：
26、
27、根据以下公式确定第二次移动后的移动阵列的接收数据：
28、
29、其中，和分别表示两个移动阵列的导向矢量矩阵，和分别表示两次移动后的噪声矢量。
30、较佳地，根据以下公式将原始阵列与移动阵列组合得到合成阵列：
31、
32、根据以下公式将所述原始阵列接收数据和所述移动阵列接收数据进行组合得到合成阵列接收数据：
33、
34、其中，ydsy(t)表示合成阵列的偶极子阵接收数据，ylsy(t)表示合成阵列的磁环阵接收数据，asy表示合成阵列的导向矢量矩阵,nsy(t)表示噪声矢量。
35、较佳地，所述稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法还包括：
36、根据所述原始阵列和所述移动阵列的自差集和互差集，计算合成阵列的自由度；在给定m1和m2的情况下，所述合成阵列的差分共阵的阵元个数至少为原始阵列的5倍，所述合成阵列的自由度dof≥10[(m1+1)m2+m1]-25。
37、较佳地，所述信号源的参数包括方位角、极化辅助角和极化相位差；所述基于所述合成阵列接收数据实现信号源的参数估计的步骤包括：
38、利用合成阵列接收数据计算合成阵列协方差矩阵，对所述合成阵列协方差矩阵进行分块和矢量化操作，以得到矢量化观测矩阵；
39、利用块正交匹配追踪算法实现信号源的方位角、极化辅助角和极化相位差估计。
40、较佳地，根据以下公式计算合成阵列协方差矩阵：
41、
42、其中，e[·]表示统计平均，(·)h表示共轭转置；r11和r22为自相关矩阵，r12和r21为互相关矩阵；
43、和/或，根据以下公式得到矢量化观测矩阵：
44、r＝[r11r12r21r22]
45、其中，r11，r12，r21，r22分别为上述矩阵的列向量形式，r为观测矩阵；
46、和/或，所述利用块正交匹配追踪算法实现信号源的方位角、极化辅助角和极化相位差估计的步骤包括：
47、定义一个空间网格集合并根据以下公式构造观测数据的稀疏表示模型：
48、r＝a′s′+n
49、其中，a′表示字典，s′表示块稀疏矩阵，n表示噪声矢量矩阵；
50、计算出最匹配的空间网格块矩阵集ak和已选指针集将求解本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于互质移动的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，其特征在于，所述稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法包括：
2.如权利要求1所述的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，其特征在于，所述稀疏嵌套极化敏感阵列包括三个相邻的子阵列，中间的子阵列的电磁矢量传感器间距大于两侧的子阵列的电磁矢量传感器间距；和/或，
3.如权利要求2所述的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，其特征在于，所述稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法还包括：
4.如权利要求3所述的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，其特征在于，所述将所述原始阵列进行若干次互质移动得到若干移动阵列的步骤包括：
5.如权利要求4所述的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，其特征在于，根据以下公式将原始阵列与移动阵列组合得到合成阵列：
6.如权利要求3所述的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，其特征在于，所述稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法还包括：
7.如权利要求1所述的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，其特征在于，所述信号源的参数包括方位角、极化辅助角和极化相位差；所述基于所述合成阵列接收数据实现信号源的参数估计的步骤
8.如权利要求7所述的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，其特征在于，根据以下公式计算合成阵列协方差矩阵：
9.一种基于互质移动的稀疏嵌套极化敏感阵列设计系统，其特征在于，所述稀疏嵌套极化敏感阵列设计系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于互质移动的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，其特征在于，所述稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法包括：
2.如权利要求1所述的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，其特征在于，所述稀疏嵌套极化敏感阵列包括三个相邻的子阵列，中间的子阵列的电磁矢量传感器间距大于两侧的子阵列的电磁矢量传感器间距；和/或，
3.如权利要求2所述的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，其特征在于，所述稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法还包括：
4.如权利要求3所述的稀疏嵌套极化敏感阵列设计方法，其特征在于，所述将所述原始阵列进行若干次互质移动得到若干移动阵列的步骤包括：
5.如权利要求4所述的稀疏嵌套极化敏感...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜国俊，王少波，顾震，王慧锋，阳云龙，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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