一种双直线阵之间高精度时延估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于阵列信号处理领域，设及到一种双直线阵之间高精度时延估计方法。
【背景技术】
[0002] 单直线阵在进行测角时存在方位模糊的缺点（VanTreesΗL.化timumarray processing:part4ofdetection,estimation,andmodulationtheory.Hoboken:John Wiley&SonsInc. ,2002.)。使用双直线阵可W克服单直线阵的运一缺点，通过估计双直线 阵之间的时延即可判断目标方位(李启虎.双线列阵左右艇目标分辨性能的初步分析.声学 学报，2006; 31 (5): 385-388 .李启虎.用双线列阵区分左右艇目标的延时估计方法及其实 现.声学学报，2006;31(6) :485-487.)。但是，已有方法在利用双直线阵克服测角时的方位 模糊时，使用内插法来估计双直线阵之间的时延(李启虎.用双线列阵区分左右艇目标的延 时估计方法及其实现.声学学报，2006; 31 (6): 485-487.)。内插法对双线阵中单线阵波束输 出的相关输出序列进行数值内插，根据内插后相关输出序列峰值来估计双直线阵时延值， 其精度难W令人满意，对消除方位模糊并不是很理想。
【发明内容】
[0003]本发明需要解决的技术问题是:为了提高双直线阵之间时延的测量精度，本发明 提出一种利用子阵处理进行高精度时延估计的方法。该方法将双直线阵中的每条直线阵分 为多个相互重叠的子阵。在利用双直线阵获得多目标的测角结果后，将所有子阵指向某个 目标所在角度获得多个波束输出。对运些波束输出进行处理构建新的协方差矩阵和时间扫 描向量，获得沿时间维度的输出，捜索峰值响应来估计双直线阵之间的时延。
[0004]本发明的技术方案是:一种双直线阵之间高精度时延估计方法，包括W下步骤： [000引步骤一:通过双直线阵对目标进行测角，进行波束形成，获得波束输出量，包括W 下子步骤：
[0006] 子步骤一:双直线阵由直线阵1和直线阵2组成。直线阵1和直线阵2均是阵元间距 为d的Μ元均匀直线阵，两者相互平行且距离为do;双直线阵接收P(P=1，2,3……）个目标所 发射的信号，并在双直线阵上形成角度;该双直线阵进行多目标测角，获得多目标的测角结 果W及空间谱b(Θ)，其中Θ为扫描角度，取值范围是-180°到180%第P个目标在空间谱上对 应的峰值响应角度θρ(ρ= 1，2,3···Ρ)，此时由于方位模糊的影响，难W从测角结果中直接判 断目标来自左艇还是右艇；
[0007]子步骤二:将直线阵1和直线阵2分别分为Ν个相互重叠的子阵，即两条直线阵共有 2Ν个子阵;每个子阵的阵元为Μ〇(Μ〇含Μ);在每个Μ元直线阵内，相邻子阵相互重合的阵元数 No,可表不为：
[000引
[0009]其中，「1表示取大于等于其中数值的最小整数，f为所处理的信号子带的中屯、频 率，fD为与阵元间距d对应的阵列设计频率，表示为fD=c/(2d)，其中C为信号传播速度；
[0010] 将2N个子阵指向P个目标在空间谱上对应的峰值响应角度θρ(ρ= 1，2,3……）进行 波束形成，获得2Ν个波束输出向量;直线阵1中第η个子阵的波束输出向量为直线阵 2中第η个子阵的波束输出向量为佔）
[0011] 步骤Ξ:包括W下子步骤：
[0012] 子步骤一:根据步骤二中的波束输出向量，求两个直线阵的Ν个互谱输出，公式为
[0013]
[0014]其中Κη(θρ)为直线阵1与直线阵2所获得的第η个互谱；
[0015]
[0016]其中[]Η代表求共辆转置，L表示为波束输出的快拍数；
代表将Ν个互谱中的 前k(k=l，2，···，Ν)个求积。
[0017]子步骤二:对所获得的Ν个互谱输出构建协方差矩阵Κ(θρ)
[001 引
[0019]子步骤立:设计在时间维变化的加权向量，a(At):
[0020]
[0021 ]其中，Δt为时间延迟，其取值范围为Δte[-do/c，do/c] ;f为所处理的信号子带的 中屯、频率。
[0022] 步骤四：将步骤Ξ中得到的R(0p)、a(At)代入时延估计公式中，获得第P个目标 (在空间谱上对应于θρ)对应的双直线阵时延，根据该时延判断目标是来自左艇还是右艇， 消除方位模糊。
[0023] 发明效果
[0024] 本发明的技术效果在于:本发明的基本原理和实施方案经过了计算机数值仿真的 验证，其结果表明：本发明所提出的划分子阵处理的方法可W精确估计双直线阵之间的时 延，可消除直线阵在测角时的方位模糊。
【附图说明】
[0025] 图1双直线阵在进行测角时的坐标系统图；
[0026] 图2本发明中主要步骤的流程图；
[0027] 图3本发明中利用双直线阵划分子阵进行时延估计的流程图；
[0028] 图4实施实例中双直线阵的多目标测角结果图；
[0029] 图5实施实例中利用本发明方法获得的时延估计结果图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合具体实施实例，对本发明技术方案进一步说明。
[0031] 采用双直线阵（由直线阵1和直线阵2组成，两者均是Μ元均匀直线阵且相互平行） 进行多目标测角，将每条直线阵分为Ν个相互重叠的子阵，2条直线阵可获得2组共2Ν个子 阵。利用双直线阵获得多目标的测角结果，将运2组共2Ν个子阵指向某目标所对应的测角结 果，获得2Ν个波束输出向量。对直线阵1中的第η(η= 1，2，…，Ν)个子阵波束输出向量求共辆 转置，同时利用直线阵2中第η个子阵波束输出向量与该共辆转置结果相乘，获得第η个互谱 2Ν个子阵共获得Ν个互谱。
[0032] 将Ν个互谱中的前k化二1，2，···，Ν)个求积，将乘积结果除W第1个互谱的共辆，如 此共获得Ν个输出。利用该Ν个输出构建协方差矩阵，同时设计在时间维变化的加权向量，获 得不同时延值上的输出响应。捜索峰值响应所对应的时延值，即得到双直线阵之间的时延 值。
[0033] 通过计算机数值仿真给出了使用本发明中方法的测角结果，W此证明了本发明所 提方法可W获得较高精度的双直线阵时延差估计结果。
[0034] 本发明解决现存问题所采用的技术方案可分为W下几个步骤：
[003引采用双直线阵（由直线阵1和直线阵2组成，两者均是Μ元均匀直线阵且相互平行） 进行多目标测角，利用双直线阵获得多目标的测角结果，此时测角结果中存在左右艇模 糊。将每条直线阵分为Ν个相互重叠的子阵，2条直线阵可获得2组共2Ν个子阵。对某个目标 进行消除方位模糊时，将运2组子阵指向该目标所在角度进行波束形成，共获得2Ν个波束输 出。
[0036] 对直线阵1中的第η(η= 1，2，…，Ν)个子阵波束输出向量求共辆转置，同时利用直 线阵2中第η个子阵波束输出向量与该共辆转置相乘，获得第η个互谱输出。2Ν个子阵共获得 Ν个互谱输出。将Ν个互谱中的前k(k=l，2，…，N)个求积，将乘积结果除W第l个互谱的共 辆，如此共获得Ν个相位差因子。利用运Ν个相位差因子构建协方差矩阵，同时设计随着双直 线阵时延值变化的加权向量。
[0037] 利用步骤2)中的协方差矩阵和加权向量，获得不同时延值上的响应输出。捜索峰 值响应所在的时延值，即得到某目标信号在双直线阵之间的时延差。根据该时延差判断某 目标是来自左艇还是右艇，达到消除方位模糊的目的。
[0038] 下面对本发明的每个步骤作详细说明：
[0039] 步骤1)的相关理论和具体内容如下：
[0040] 利用双直线阵进行测角。设双直线阵之间的距离为do,每条直线阵是阵元间距为d 的Μ元均匀直线阵化LA:unifo;rmlineararray),如图1所示。双直线阵接收远场P个目标福 射的具有一定带宽的信号，并采用分子带处理的方法处理双直线阵上的采样信号。为了简 化分析，下文W某子带内的采样信号为例，给出具体的处理步骤。其它子带上信号的处理方 式可参考该子带的处理步骤。
[0041] 设在该子带内，利用双ULA进行测角所获得的空间谱为ΚΘ)，其中Θ为扫描角度，取 值范围是-180°到180°。如图1所示，与θρ对应的方向向量和y轴正方向重合时，Θ为0° ;与化 对应的方向向量和y轴负方向重合时，e为180°和-180° ;与化对应的方向向量和X轴正方向 重合时Θ为90°，与化对应的方向向量和X轴负方向重合时Θ为-90°。在空间谱b(0)中，与第P (p=l，2，···，P)个目标对应的峰值响应在Θ=θρ处。由于存在左右艇模糊，根据