【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及阵列信号处理，尤其涉及一种互补互质阵列及其波达方向(direction of arrival，doa)估计方法。
技术介绍
1、空间谱估计作为阵列信号处理领域中的重点研究方向，是指对空间内同一时间到达某个区域的多个信号进行分辨，并确定这些信号的位置，也称为doa估计或者测向。在实际应用场景中，目标信号通常是多种多样的，因此采用合适的阵列结构和对应的doa估计算法具有重要意义。基于均匀阵列的doa估计算法要求阵元间距不能超过入射信号的半波长，为了增大阵列孔径，常用的方法是增加阵元个数，但阵元数目越多，阵列处理接收数据的时间越长，增加了系统复杂度，并且当阵元间距过小时，过多的阵元数会导致互耦现象，处理方法也比较复杂。针对上述问题，研究人员提出了稀疏阵列的概念，稀疏阵列采用阵元间非均匀分布的排布形式，能够增大阵列孔径，提高阵列自由度，从而能够对大于阵元数的信源进行doa估计。但稀疏阵列中的互质阵列的结构设计还不够成熟，仍然有很多问题值得深入研究，例如，构造的虚拟阵列是不连续的和存在空洞等问题。因此，对互质阵列结构进行改进，在理论方面和实际应用中都有着重要的研究意义和价值。
2、目前，用于doa估计的阵列为经典稀疏阵列，经典稀疏阵列包括嵌套类阵列和互质类阵列。嵌套类阵列可以通过解析式唯一确定，但嵌套类阵列中存在较多小间距阵元对，易受互耦效应影响；互质类阵列中的k级拓展互质阵(k-times extended coprime array，keca)增大了物理阵列孔径，对keca虚拟阵列中的孔洞位置进行分析，并通过
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的是提供一种互补互质阵列及其doa估计方法，解决嵌套类阵列和互质类阵列的自由度与互耦泄漏的不可控失衡，以及估计的doa的准确性较低的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供一种互补互质阵列，互补互质阵列包括自左向右依次排布的第一子阵、第二子阵、第三子阵和第四子阵；第一子阵包括第一稀疏子阵和第一单元子阵，第一稀疏子阵包括n个阵元，且n个阵元均匀排布，第一稀疏子阵的阵元间距为m，第一单元子阵包括1个阵元；第二子阵包括u1+1个阵元，第二子阵的阵元间距为nd；第三子阵和第四子阵均包括2个阵元，第三子阵和第四子阵的阵元间距均为nd+3；第一子阵与第二子阵的间距为nd+3，第二子阵与第三子阵的间距为nd，第三子阵与第四子阵的间距为nd-5，第四子阵为将第三子阵向右平移2n个距离单元所形成的，n和m为互质数。
4、本专利技术第二方面提供一种互补互质阵列的doa估计方法，doa估计方法包括：
5、根据互质阵列，构建第一单元子阵和第三子阵；
6、将第一单元子阵和第三子阵添加到互质阵列中，得到填充后的阵列；
7、将第三子阵向右平移2n个距离单元，得到第四子阵；
8、将第四子阵添加到填充后的阵列中，生成互补互质阵列；
9、根据互补互质阵列，建立接收信号模型，并根据信源信号获得接收信号，接收信号为符合接收信号模型的实际信号；
10、根据空间平滑多重信号分类算法对接收信号进行doa估计。
11、相较于现有技术，本专利技术提供的互补互质阵列包括自左向右依次排布的第一子阵、第二子阵、第三子阵和第四子阵；第一子阵包括第一稀疏子阵和第一单元子阵，第一稀疏子阵包括n个阵元，且n个阵元均匀排布，第一稀疏子阵的阵元间距为m，第一单元子阵包括1个阵元；第二子阵包括u1+1个阵元，第二子阵的阵元间距为nd；第三子阵和第四子阵均包括2个阵元，第三子阵和第四子阵的阵元间距均为nd+3；第一子阵与第二子阵的间距为nd+3，第二子阵与第三子阵的间距为nd，第三子阵与第四子阵的间距为nd-5，第四子阵为将第三子阵向右平移2n个距离单元所形成的。这样，采用自左向右依次排布的第一子阵、第二子阵、第三子阵和第四子阵，能够对原始的互质阵列扩展以填充对原始的互质阵列对应的虚拟阵列孔洞，使得互补互质阵列的自由度与互耦泄漏的可控平衡，进而使得估计的doa的准确性较高。
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1.一种互补互质阵列，其特征在于，所述互补互质阵列包括自左向右依次排布的第一子阵、第二子阵、第三子阵和第四子阵；所述第一子阵包括第一稀疏子阵和第一单元子阵，所述第一稀疏子阵包括N个阵元，且N个阵元均匀排布，所述第一稀疏子阵的阵元间距为M，所述第一单元子阵包括1个阵元；所述第二子阵包括U1+1个阵元，所述第二子阵的阵元间距为Nd；所述第三子阵和所述第四子阵均包括2个阵元，所述第三子阵和所述第四子阵的阵元间距均为Nd+3；所述第一子阵与所述第二子阵的间距为Nd+3，所述第二子阵与所述第三子阵的间距为Nd，所述第三子阵与所述第四子阵的间距为Nd-5，所述第四子阵为将所述第三子阵向右平移2N个距离单元所形成的，N和M为互质数。
2.根据权利要求1所述的互补互质阵列，其特征在于，所述互补互质阵列的物理阵元位置集合为：
3.根据权利要求2所述的互补互质阵列，其特征在于，所述互补互质阵列对应的连续虚拟阵元的位置范围为[-U2-N-8,U2+N+8]，所述互补互质阵列对应的连续虚拟阵元个数为2U2+2N+17，其中，U2为所述第三子阵的起始位置，N为所述第一稀疏子阵的阵元
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述第二子阵、所述第三子阵和所述第四子阵均向右平移3个单位间距，分别得到目标第二子阵、目标第三子阵和目标第四子阵；所述第一子阵、所述目标第二子阵、所述目标第三子阵和所述目标第四子阵形成了目标互补互质阵列，所述第一子阵与所述第二子阵的间距为Nd+6。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标补互质阵列的物理阵元位置集合为：
6.一种互补互质阵列的DOA估计方法，其特征在于，所述DOA估计方法采用权利要求1-5中任一项所述的互补互质阵列实现，所述DOA估计方法包括：
7.根据权利要求6所述的DOA估计方法，其特征在于，所述互质阵列由第一稀疏子阵和预设子阵组成，所述将所述第一单元子阵和所述第三子阵添加到所述互质阵列中，得到填充后的阵列，包括：
8.根据权利要求6所述的DOA估计方法，其特征在于，所述互补互质阵列对应的物理阵元位置集合的表达式为：
9.根据权利要求8所述的DOA估计方法，其特征在于，在将所述第四子阵添加到所述填充后的阵列中，生成互补互质阵列之后，所述DOA估计方法还包括：
10.根据权利要求9所述的DOA估计方法，其特征在于，所述目标互补互质阵列对应的物理阵元位置集合的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种互补互质阵列，其特征在于，所述互补互质阵列包括自左向右依次排布的第一子阵、第二子阵、第三子阵和第四子阵；所述第一子阵包括第一稀疏子阵和第一单元子阵，所述第一稀疏子阵包括n个阵元，且n个阵元均匀排布，所述第一稀疏子阵的阵元间距为m，所述第一单元子阵包括1个阵元；所述第二子阵包括u1+1个阵元，所述第二子阵的阵元间距为nd；所述第三子阵和所述第四子阵均包括2个阵元，所述第三子阵和所述第四子阵的阵元间距均为nd+3；所述第一子阵与所述第二子阵的间距为nd+3，所述第二子阵与所述第三子阵的间距为nd，所述第三子阵与所述第四子阵的间距为nd-5，所述第四子阵为将所述第三子阵向右平移2n个距离单元所形成的，n和m为互质数。
2.根据权利要求1所述的互补互质阵列，其特征在于，所述互补互质阵列的物理阵元位置集合为：
3.根据权利要求2所述的互补互质阵列，其特征在于，所述互补互质阵列对应的连续虚拟阵元的位置范围为[-u2-n-8,u2+n+8]，所述互补互质阵列对应的连续虚拟阵元个数为2u2+2n+17，其中，u2为所述第三子阵的起始位置，n为所述第一稀疏子阵的阵元个数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述第二子阵、...
【专利技术属性】
技术研发人员：王尹圣，任龙飞，梅俸铜，张学攀，赵嘉懿，贾伯阳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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