兼具高自由度低互耦的间距约束稀疏阵列设计
2021-09-23岳世杰胡国平师俊朋占成宏
岳世杰, 胡国平, 师俊朋, 周 豪, 占成宏
(1.空军工程大学防空反导学院,西安,710051;2.国防科技大学电子对抗学院,合肥,230000)
阵列信号处理因其优异的波束控制和空间分辨能力而在通信、雷达、声呐、导航等领域得到广泛应用[1-5]。由于存在测向模糊,传统阵列信号处理主要关注阵元间距小于λ/2的均匀线阵(uniform linear array,ULA),N个阵元的均匀线阵理论上最多可估计N-1个信源[6],随着信源数的增多,通常需要增加阵元数来满足测向需求,这就会相应增加硬件成本和计算复杂度。此外,传统均匀线阵由于阵元间距较小,阵元间存在较大的互耦,严重影响信源估计精度[7]。
稀疏阵列通过向量化协方差矩阵形成差联合阵列进而扩展孔径[8],这为提高自由度、减小阵元间互耦提供了新的思路。早在1968年Moffet就提出了最小冗余阵[9](minimum-redundancy array,MRA),虽然MRA能够提供最大连续差联合阵列,但由于这种阵型结构不存在闭式表达式,随着阵元数增多,需要大量计算来确定阵元位置,限制了MRA的应用。近年来提出的嵌套阵[10]和互质阵[11]因具有较大的孔径以及自由度的闭式解而引起学者的广泛研究。嵌套阵利用N个阵元得到O(N2)个虚拟自由度[10],极大提高了测量精度和可估计信源数。互质阵阵元间互耦小,但是其差联合阵列形成的虚拟阵元不连续,因此得到的自由度往往不能充分利用。
在嵌套阵和互质阵的基础上学者们提出了改进阵列以进一步扩大孔径,减少互耦。文献[12]提出了阵元间距压缩互质阵(co-prime array with compressed inter-element spacing, CACIS)和子阵级联互质阵(co-prime array with displaced subarrays, CADiS),CACIS压……
