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申请/专利权人：湖南大学

摘要：本发明公开了一种虚拟阵列波达方向估计方法、装置、产品及存储介质，利用匹配滤波滤除带外噪声，提高M元实阵列接收信号的信噪比；基于滤波后接收信号的一阶统计特性，利用线性预测思想实现N元前向与后向的虚拟位置阵元信号的有效估计；在一阶线性预测虚拟阵元信号的基础上，对其二阶协方差矩阵求拓普利兹平均，根据阵元间相位差与波程差一一对应的关系，进一步拓展虚拟阵列孔径；使用波束扫描方法对空间非相干源信号进行方位估计。本发明无需增加额外的物理阵元即可实现阵列孔径在虚拟意义上的拓展，提高了目标分辨能力；本发明具有很强的干扰抑制能力，能够应用在低信噪比与低快拍数等非理想工作环境，具有很强的实用性和广泛应用的适应性。

主权项：1.一种虚拟阵列波达方向估计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对M个阵元的均匀线阵的原始接收信号进行匹配滤波；S2、对匹配滤波后的信号进行基于一阶统计量的N元前向线性预测和后向线性预测，获得M+2N个虚拟阵元的输出信号；获得M+2N个虚拟阵元的输出信号的具体实现过程包括：前向预测实现过程：使用实阵列的第1号阵元x1作为参考阵元第2～P+1号阵元信号作为线性预测的P阶观测值： []T表示取转置；根据维纳-霍夫方程，计算前向预测系数α：其中， 为P阶观测值xF的自相关矩阵，Rij表示P阶观测值的第i号阵元与第j号阵元的相关矩阵；为前向预测中参考阵元与前向预测所使用P阶观测值xF的互相关向量，表示前向预测中参考阵元与前向预测所使用的第i号阵元的互相关矩阵；i＝1，2，……，P；j＝1,2，……P；对前向第n个虚拟阵元位置的接收信号进行估计时，所需要的P阶观测值xF更新为： xM+n-P...xM+n-1为第M+n-P～M+n-1号阵元信号；根据前向预测系数α与更新后的P阶观测值计算得到前向第n个虚拟阵元位置的接收信号：xM+n＝xFα；后向预测实现过程：使用实阵列的第M号阵元作为参考阵元第M-P+1～M号阵元信号作为线性预测的P阶观测值： 根据维纳-霍夫方程，计算后向预测系数β：其中， 为xB的自相关矩阵，为后向预测中参考阵元与后向预测所使用P阶观测值xB的互相关向量；对后向第n个虚拟阵元位置的接收信号进行估计时，所需要的P阶观测值xB更新为：根据后向预测系数β与更新后的P阶观测值计算得到后向第n个虚拟阵元位置的接收信号：x1-n＝xBβ；综上，M+2N个虚拟阵元的输出信号xLP包括三部分：后向预测虚拟位置阵元信号、原始接收实信号和前向预测虚拟位置阵元信号：xLP＝[x1-N...x1...xM+N]T；S3、获取所述M+2N个虚拟阵元的输出信号的二阶统计特性，进行拓普利兹平均，获得2M+4N-1个虚拟阵元的输出信号；2M+4N-1个虚拟阵元的输出信号表示为：D＝[D-M+2N-1…D0…DM+2N-1]T，其中，*表示取共轭转置，表示拓展后的虚拟阵元的第1-N，…，1，…，M+N号阵元的输出信号；S4、对2M+4N-1个虚拟阵元的输出信号进行空间谱计算，空间谱峰值对应的角度即为估计所得的目标角度结果。

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