一种近端多径条件下阵列测向精度的评估方法与流程

技术特征：
1.一种近端多径条件下阵列测向精度的评估方法，其特征在于，包括：步骤s1，按照阵列阵元空间布阵位置关系构建阵列流型；步骤s2，设定单一信号入射波方向；步骤s3，根据天线阵列与近端强散射体的相对位置关系确定反射系数、阵列近端多径信号路径、多径信号数量和多径信号角度；步骤s4，描述多径信号的复矢量形式；步骤s5，将多径信号的复矢量形式与入射信号矢量合成为复平面上的合成信号矢量形式；步骤s6，将合成信号矢量形式代入阵列测向算法，仿真解算近端多径条件下的阵列测向角度，将该解算角度与入射波理论角度对比，快速评估近端多径效应造成的测向误差。2.根据权利要求1所述的近端多径条件下阵列测向精度的评估方法，其特征在于，所述按照阵列阵元空间布阵位置关系构建阵列流型包括如下两种构造方式：设定某频率f0信号，在暗室环境下，离散设置入射波空间角，获取接收阵列各阵元幅相参数；或设定某频率f0信号，离散设置入射波空间角，按照阵元布阵关系计算获得接收阵列各阵元幅相参数；其中，入射空间角(ф
i
，θ
j
)，i＝1，2，
…
，n；j＝1，2，
…
，n，ф
i
为入射信号的方位角，θ
j
为入射信号的俯仰角，i，j分别为入射信号角度的离散点，按照二维阵列遍列n
×
n个角度，n为正整数。3.根据权利要求1所述的近端多径条件下阵列测向精度的评估方法，其特征在于，所述设定单一信号入射波方向包括子步骤：设置一个远端方式入射信号的矢量表示为：u0(t)为阵元接收信号增益，为初相，ω0＝2πf0为入射信号的频率。4.根据权利要求1所述的近端多径条件下阵列测向精度的评估方法，其特征在于，根据天线阵列与近端强散射体的相对位置关系确定反射系数包括子步骤：确定分析天线阵列周围环境和物体表面粗糙程度，根据瑞利准则判断是否存在强反射体，根据经验值确定反射系数γ。5.根据权利要求1所述的近端多径条件下阵列测向精度的评估方法，其特征在于，根据天线阵列与近端强散射体的相对位置关系确定阵列近端多径信号路径、多径信号数量和多径信号角度包括子步骤：根据天线阵列与近端强散射体的相对位置关系、强散射体的特性，以及入射波的方向，按照镜面反射原理确定近端多径信号路径，分析多径信号的个数，按照空间几何方法计算近端多径信号角度(φ
k
，θ
k
)，k＝1，2，...，d，其中d为多径信号个数。6.根据权利要求1所述的近端多径条件下阵列测向精度的评估方法，其特征在于，所述描述多径信号的复矢量形式包括子步骤：设置多径信号的复矢量形式为：设置多径信号的复矢量形式为：式中，u
k
(t)＝γ
k
g
k
(φ，θ)，γ
k
为反射波的反射系数，g
k
(φ，θ)为接收阵列天线单元方向图函数，为因反射物表面粗糙度导致间接路径的相位偏移。7.根据权利要求1所述的近端多径条件下阵列测向精度的评估方法，其特征在于，所述
并与入射信号矢量合成为复平面上的合成信号矢量形式，包括如下子步骤：入射信号矢量与多径信号在复平面上的合成信号矢量表示为其中m为阵列的阵元个数，为第i个阵元接收第k(k＝0，1，2，...，d个信号相对坐标原点的时差，其中xi，yi，zi为天线阵元的空间坐标；n
i
(t)为各阵元不相关的均值为0，方差为σ2的复高斯白噪声；接收阵列表达式为x(t)＝as(t) n(t)，其中x(t)＝[x1(t)x2(t)
…
x
m
(t)]
t
，s(t)＝[s0(t)s1(t)
…
s
d
(t)]
t
，n(t)＝[n1(t)n2(t)
…
n
m
(t)]
t
，a为m
×
(d 1)维空域阵列流型矩阵，a＝[a0(ω0)a1(ω0)
…
a
d
(ω0)]，阵列协方差矩阵为r
x
＝e(xx
h
)＝ar
s
a
h
r
n
＝ar
s
a
h
σ2i；x
h
为矩阵x的共轭转置矩阵，r
s
为信号协方差矩阵，r
n
为噪声协方差矩阵，i为m
×
m的单位矩阵。8.根据权利要求1所述的近端多径条件下阵列测向精度的评估方法，其特征在于，所述代入阵列测向算法，仿真解算近端多径条件下的阵列测向角度，将该解算角度与入射波理论角度对比，快速评估近端多径效应造成的测向误差包括如下子步骤：按照阵列测向算法，将阵列接收合成信号矢量的协方差矩阵r
x
进行特征值分解得到m个特征值，构造噪声空间，计算空间谱函数，搜索空间谱函数的峰值，若谱峰过门限，其峰值位置就为近端多径效应条件下入射信号的doa估计值。9.根据权利要求1所述的近端多径条件下阵列测向精度的评估方法，其特征在于，包括：步骤s7：l次重复步骤s6，得到doa估计值(φ
l
，θ
l
)，l＝1，2
…
l，按照测向误差评估方法求测向均方根误差，统计在近端多径效应条件下的doa估计值与入射波理论空间角度(φ
z
，θ
z
)的测向均方根误差和实现快速评估近端多径效应下的测向精度。10.根据权利要求1所述的近端多径条件下阵列测向精度的评估方法，其特征在于，包括：步骤s8：设置不同频率f0，重复步骤s1至步骤s8，得到在近端多径效应下阵列不同频率的测向精度，判断近端多径对阵列不同频率的测向精度影响。

技术总结
本发明公开了一种近端多径条件下阵列测向精度的评估方法，属于阵列测向领域，包括步骤：按照阵列阵元空间布阵位置关系构建阵列流型；设定单一信号入射波方向；根据天线阵列与近端强散射体的相对位置关系确定反射系数、阵列近端多径信号路径、多径信号数量和多径信号角度；描述多径信号的复矢量形式；将多径信号的复矢量形式与入射信号矢量合成为复平面上的合成信号矢量形式；将合成信号矢量形式代入阵列测向算法，仿真解算近端多径条件下的阵列测向角度，将该解算角度与入射波理论角度对比，快速评估近端多径效应造成的测向误差。本发明适用于近端强散射体产生多径信号下的阵列测向精度的评估和远端多径效应影响阵列测向精度的评估，具有通用性。具有通用性。具有通用性。


技术研发人员：梁永生 左乐 何晓英 王茂泽 聂剑坤 朱全江 谢成城 饶亮 刘长江
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十九研究所
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/3/25