本發(fā)明涉及遠(yuǎn)近場(chǎng)寬帶混合源中近場(chǎng)源定位方法。

背景技術(shù)：

利用超分辨測(cè)向進(jìn)行信源定位是陣列信號(hào)處理中的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容，在無(wú)線電監(jiān)測(cè)、物聯(lián)網(wǎng)和電子對(duì)抗等領(lǐng)域有著較廣泛的應(yīng)用。目前多數(shù)的測(cè)向方法都是以精確的掌握陣列流型為前提。而實(shí)際的測(cè)向系統(tǒng)當(dāng)中，各陣列通道的增益和長(zhǎng)短往往不一致，導(dǎo)致測(cè)向估計(jì)時(shí)經(jīng)常伴隨著陣列幅相誤差，這直接導(dǎo)致了很多基于陣列信號(hào)處理的信源定位方法性能的惡化，甚至失效，所以有必要對(duì)陣列進(jìn)行校正處理。

陣列幅相誤差的校正方法通常可以分為有源校正和自校正。有源校正可通過(guò)在空間設(shè)置方位已知的輔助信源對(duì)陣列擾動(dòng)參數(shù)進(jìn)行離線估計(jì)，而自校正方法通常根據(jù)某種優(yōu)化函數(shù)對(duì)空間信源的方位與陣列擾動(dòng)參數(shù)聯(lián)合估計(jì)。較早的自校正算法只針對(duì)陣元的位置誤差或陣列幅相誤差，這兩種誤差其實(shí)可以用相同的數(shù)學(xué)模型表示(陣元的位置誤差可以看成是陣元間的相位不一致)，它們都是與方位不相關(guān)的誤差。對(duì)于這類誤差，A.Paulraj和T.Kallath提出了利用陣列輸出協(xié)方差矩陣的特殊結(jié)構(gòu)，得到幅相誤差之間相互關(guān)系的線性方程組，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)均勻線陣幅相誤差和信源的到達(dá)方向估計(jì)。Benjamin Friedlander和Anthony J.Weiss利用陣列輸出協(xié)方差矩陣特征分解后噪聲子空間和信源子空間正交的特點(diǎn)，并結(jié)合多重信源分類算法，提出了一種迭代最小化代價(jià)函數(shù)對(duì)陣列幅相誤差和到達(dá)方向同時(shí)估計(jì)的算法。Doclo采用特征濾波器實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)近場(chǎng)信源的波束形成，可是精度較低。Arslan基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了研究，也取得了較好的效果，只是計(jì)算量較大。Liang利用虛擬陣列變換的方法實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)近場(chǎng)信源的測(cè)向定位。He采用改進(jìn)的多重信源分類算法實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)近場(chǎng)信源的測(cè)向定位，且避免了多維搜索。然而上述方法只適用于窄帶信源，對(duì)于存在陣列幅相誤差時(shí)的寬帶信源超分辨測(cè)向定位方法，尤其是存在陣列幅相誤差時(shí)遠(yuǎn)近場(chǎng)寬帶混合信源背景下的近場(chǎng)信源超分辨測(cè)向定位方法，未見(jiàn)到公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)，導(dǎo)致存在陣列幅相誤差時(shí)遠(yuǎn)近場(chǎng)寬帶混合信源中的近場(chǎng)信源定位不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有存在陣列幅相誤差時(shí)遠(yuǎn)近場(chǎng)寬帶混合信源中的近場(chǎng)信源無(wú)法定位的問(wèn)題，而提出基于幅相誤差陣列的遠(yuǎn)近場(chǎng)寬帶混合源中近場(chǎng)源定位方法。

基于幅相誤差陣列的遠(yuǎn)近場(chǎng)寬帶混合源中近場(chǎng)源定位方法具體過(guò)程為：

步驟一、構(gòu)建理想情況下的信源模型；

步驟二、根據(jù)理想情況下的信源模型構(gòu)建陣列幅相誤差下的信源模型；

步驟三、根據(jù)陣列幅相誤差下的信源模型計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)信源到達(dá)方向估計(jì)值；

步驟四、根據(jù)遠(yuǎn)場(chǎng)信源到達(dá)方向估計(jì)值計(jì)算參考頻率點(diǎn)處的陣列幅相誤差估計(jì)值；

步驟五、根據(jù)參考頻點(diǎn)處的陣列幅相誤差估計(jì)值計(jì)算近場(chǎng)信源到達(dá)方向估計(jì)值；

步驟六、根據(jù)近場(chǎng)信源到達(dá)方向估計(jì)值對(duì)開(kāi)闊環(huán)境下近場(chǎng)信源進(jìn)行定位。

本發(fā)明的有益效果為：

該發(fā)明提出了一種基于幅相誤差陣列的遠(yuǎn)近場(chǎng)寬帶混合源中近場(chǎng)源定位方法，當(dāng)陣列幅相誤差存在時(shí)，首先利用矩陣變換對(duì)信源的空間譜函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)并求出遠(yuǎn)場(chǎng)信源方向，之后估計(jì)出參考頻點(diǎn)下的陣列幅相誤差，之后便可以利用它們判斷出近場(chǎng)信源方向，進(jìn)而計(jì)算出信源的位置。該方法可以有效的對(duì)陣列幅相誤差進(jìn)行校正，同時(shí)能夠較快的計(jì)算出信源的位置。該方法不需要譜函數(shù)搜索，相對(duì)于其它方法節(jié)省了計(jì)算時(shí)間，提高了效率，并且估計(jì)精度較高。圖2為信噪比為0dB時(shí)3種方法對(duì)頻率為0.1GHz處的信源的位置坐標(biāo)估計(jì)結(jié)果。從圖2可以看出，本發(fā)明提出的方法可以較準(zhǔn)確地估計(jì)出信源的位置，而EA和PL方法無(wú)法對(duì)陣列誤差進(jìn)行校正，因此存在著一定誤差。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明信源模型圖；

圖2為信源的位置估計(jì)圖；

圖3為中心頻點(diǎn)處的位置估計(jì)誤差隨信噪比的變化圖；

圖4為寬帶信源的位置估計(jì)誤差隨信噪比的變化圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的基于幅相誤差陣列的遠(yuǎn)近場(chǎng)寬帶混合源中近場(chǎng)源定位方法具體過(guò)程為：

步驟一、構(gòu)建理想情況下的信源模型；

步驟二、根據(jù)理想情況下的信源模型構(gòu)建陣列幅相誤差下的信源模型；

步驟三、根據(jù)陣列幅相誤差下的信源模型計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)信源到達(dá)方向估計(jì)值；

步驟四、根據(jù)遠(yuǎn)場(chǎng)信源到達(dá)方向估計(jì)值計(jì)算參考頻率點(diǎn)處的陣列幅相誤差估計(jì)值；

步驟五、根據(jù)參考頻點(diǎn)處的陣列幅相誤差估計(jì)值計(jì)算近場(chǎng)信源到達(dá)方向估計(jì)值；

步驟六、根據(jù)近場(chǎng)信源到達(dá)方向估計(jì)值對(duì)開(kāi)闊環(huán)境下近場(chǎng)信源進(jìn)行定位。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述步驟一中構(gòu)建理想情況下的信源模型；具體過(guò)程為：

如圖1所示，假設(shè)N₁個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)線性調(diào)頻寬帶信源和N₂個(gè)近場(chǎng)線性調(diào)頻寬帶信源同時(shí)到達(dá)由2M+1個(gè)全向陣元組成的均勻直線陣列上，到達(dá)角度為θ，其中N＝N₁+N₂，N為總的信源個(gè)數(shù)；N、N₁、N₂取值為正整數(shù)，M取值為正整數(shù)；θ取值為-90°～+90°；

假設(shè)遠(yuǎn)近場(chǎng)信源個(gè)數(shù)均為已知，信源之間互不相關(guān)且到達(dá)陣列的功率相等，將第0個(gè)陣元作為相位參考點(diǎn)，近場(chǎng)信源與相位參考點(diǎn)距離為陣元間距為d，它等于信號(hào)中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的一半，d取值為正數(shù)，假設(shè)線性調(diào)頻寬帶信源的頻率范圍為[f_Low,f_High]，設(shè)在每個(gè)頻點(diǎn)上進(jìn)行了Z次信源采樣，經(jīng)過(guò)J個(gè)窄帶濾波器對(duì)信源進(jìn)行頻率劃分，則第i個(gè)濾波器輸出表示為

X(f_i)＝A(f_i,θ)S(f_i)+Γ(f_i) (1)

其中f_Low＜f_i＜f_High，i＝1,2,…,J，X(f_i)為頻點(diǎn)f_i上的陣列接收向量，表達(dá)式為

X(f_i)＝[X(f_i,1),…,X(f_i,z),…,X(f_i,Z)] (2)

其中

X(f_i,z)＝[X_-M(f_i,z),…,X_-m(f_i,z),…,X₀(f_i,z),…,X_m(f_i,z),…,X_M(f_i,z)]^T (3)

式中，X(f_i,z)為X(f_i)的第z次采樣向量，X_m(f_i,z)為頻點(diǎn)f_i上第m個(gè)陣元接收到的第z次采樣數(shù)據(jù)，X₀(f_i,z)為頻點(diǎn)f_i上第0個(gè)陣元接收到的第z次采樣數(shù)據(jù)，X_M(f_i,z)為頻點(diǎn)f_i上第M個(gè)陣元接收到的第z次采樣數(shù)據(jù)；1≤z≤Z，Z、J取值為正數(shù)，式(1)中，A(f_i,θ)為頻點(diǎn)f_i上(2M+1)×N維的信號(hào)陣列流型矩陣

其中

為理想情況下頻點(diǎn)f_i上遠(yuǎn)場(chǎng)信源的陣列流型矩陣，元素為信源在頻點(diǎn)f_i上的遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)導(dǎo)向矢量；

為理想情況下頻點(diǎn)f_i上近場(chǎng)信源的陣列流型矩陣，元素為信源在頻點(diǎn)f_i上的近場(chǎng)信號(hào)導(dǎo)向矢量；

當(dāng)信源處在遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)，信源距天線距離較遠(yuǎn)，可認(rèn)為信源與各個(gè)陣元的連線之間是平行的，則有

其中

式中，表示第n₁個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)信源到達(dá)第m個(gè)陣元相對(duì)于它到達(dá)相位參考點(diǎn)的延時(shí)，n₁＝1,2,…N₁，m＝-M,…,-m,…,0,…,m,…,M，m取值為整數(shù)；c為電磁波在真空中的傳播速度，j為復(fù)數(shù)標(biāo)志，T為對(duì)矩陣求轉(zhuǎn)置；

當(dāng)信源處在近場(chǎng)時(shí)，信源距天線距離較近，則有

觀察圖1中近場(chǎng)信源與天線陣列之間的幾何關(guān)系，通過(guò)余弦定理可以得出

式中，表示第n₂個(gè)近場(chǎng)信源到達(dá)第m個(gè)陣元相對(duì)于它到達(dá)相位參考點(diǎn)的延時(shí)，利用傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)有

式(1)中

式中，S(f_i)為頻點(diǎn)f_i上的信號(hào)矢量矩陣，其中為頻點(diǎn)f_i上遠(yuǎn)場(chǎng)信源的矢量矩陣，為頻點(diǎn)f_i上第n₁個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)信源的矢量矩陣；為頻點(diǎn)f_i上近場(chǎng)信源的矢量矩陣，為頻點(diǎn)f_i上第n₂個(gè)近場(chǎng)信源的矢量矩陣；

式(1)中Γ(f_i)為頻點(diǎn)f_i上的噪聲矢量矩陣，均值為0，方差為σ²(f_i)，則理想情況下頻點(diǎn)f_i上的陣列協(xié)方差矩陣為

式中，I_{(2M+1)×(2M+1)}為(2M+1)×(2M+1)維的單位矩陣，H為對(duì)矩陣求共軛轉(zhuǎn)置；其中遠(yuǎn)場(chǎng)信源的協(xié)方差矩陣近場(chǎng)信源的協(xié)方差矩陣

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：所述步驟二中根據(jù)理想情況下的信源模型構(gòu)建陣列幅相誤差下的信源模型；具體過(guò)程為：

當(dāng)存在陣列幅相誤差時(shí)，W(f_i)表示頻點(diǎn)f_i上的陣列幅相誤差矩陣，表示為：

W(f_i)＝diag([W_-M(f_i),…,W_-m(f_i),…,1,…,W_m(f_i),…,W_M(f_i)]^T) (12)

其中

式中，diag表示對(duì)矢量取對(duì)角矩陣，ρ_m(f_i)、分別為信源頻率為f_i時(shí)，第m個(gè)陣元相對(duì)于第0個(gè)陣元的幅度增益和相位偏差，與信源到達(dá)方向無(wú)關(guān)，因此存在陣列幅相誤差時(shí)第n個(gè)信源在頻點(diǎn)f_i上的導(dǎo)向矢量表示為

式中，n＝1,2,…,N；a(f_i,θ_n)為理想情況下信源s_n(t)在頻點(diǎn)f_i上的信號(hào)導(dǎo)向矢量；

于是當(dāng)存在陣列幅相誤差時(shí)，頻點(diǎn)f_i上的陣列流型矩陣表示為

其中

為存在陣列幅相誤差時(shí)頻點(diǎn)f_i上遠(yuǎn)場(chǎng)信源的陣列流型矩陣，為對(duì)應(yīng)信源在頻點(diǎn)f_i上的遠(yuǎn)場(chǎng)信源導(dǎo)向矢量；

為對(duì)應(yīng)近場(chǎng)信源的陣列流型矩陣，為對(duì)應(yīng)信源在頻點(diǎn)f_i上的近場(chǎng)信源導(dǎo)向矢量；

則存在陣列幅相誤差時(shí)頻點(diǎn)f_i上的陣元輸出表示為

式中，i＝1,2,…,J，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，另定義頻點(diǎn)f_i上的陣列幅相擾動(dòng)向量

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：所述步驟三中根據(jù)陣列幅相誤差下的信源模型計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)信源到達(dá)方向估計(jì)值；具體過(guò)程為：

首先求解寬帶信源各頻點(diǎn)下的協(xié)方差矩陣

式中，i＝1,2,…,J；

其中存在陣列幅相誤差時(shí)頻點(diǎn)f_i上的遠(yuǎn)場(chǎng)信源的協(xié)方差矩陣相應(yīng)近場(chǎng)信源的協(xié)方差矩陣對(duì)R′(f_i)進(jìn)行特征分解，可得出R′(f_i)的特征向量U′(f_i)＝[U′_S(f_i)U′_E(f_i)]，其中U′_S(f_i)為頻點(diǎn)f_i上的信號(hào)特征向量，U′_E(f_i)為頻點(diǎn)f_i上的噪聲特征向量，利用U′_S(f_i)將所有頻點(diǎn)上的信號(hào)協(xié)方差矩陣聚焦到參考頻率點(diǎn)f₀上，即

其中T(f_i)＝U′_S(f₀)(U′_S(f_i))^H為聚焦矩陣，U′_S(f₀)為頻點(diǎn)f₀上的信號(hào)特征向量，f₀選擇為寬帶信源的中心頻率，這樣就充分利用了所有頻點(diǎn)上的數(shù)據(jù)。

再將R″(f₀)進(jìn)行特征分解得出R″(f₀)的特征向量U(f₀)＝[U_S(f₀)U_E(f₀)]，U_S(f₀)為(2M+1)×N維的信號(hào)特征向量，U_E(f₀)為(2M+1)×(2M+1-N)維的噪聲特征向量，結(jié)合多重信號(hào)分類算法，利用接收數(shù)據(jù)信號(hào)子空間與噪聲子空間的正交性構(gòu)造出如下遠(yuǎn)場(chǎng)信源的空間譜函數(shù)

上式的分母等價(jià)于

對(duì)Y進(jìn)行化簡(jiǎn)可得

其中，W(f₀)為頻點(diǎn)f₀上的陣列幅相誤差矩陣，w(f₀)為頻點(diǎn)f₀上的陣列幅相擾動(dòng)向量；

只要求出式(22)的極小值就可以得出遠(yuǎn)場(chǎng)信源的到達(dá)方向；由于w(f₀)不為零矩陣，因此只有當(dāng)D(f₀,θ)為奇異矩陣的時(shí)候，w^H(f₀)D(f₀,θ)w(f₀)才等于0，此時(shí)的θ對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)場(chǎng)信源的真實(shí)到達(dá)方向，所以可以求解出如下多項(xiàng)式函數(shù)的N₁個(gè)根求出N₁個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)信源的到達(dá)方向

|D(f₀,θ)|＝0 (23)

其中| |表示求解矩陣D(f₀,θ)的行列式，故此可得出遠(yuǎn)場(chǎng)信源的到達(dá)方向

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：所述步驟四中根據(jù)遠(yuǎn)場(chǎng)信源到達(dá)方向估計(jì)值計(jì)算參考頻率點(diǎn)處的陣列幅相誤差估計(jì)值；具體過(guò)程為：

利用噪聲子空間U_E(f₀)與的正交性估計(jì)陣列幅相誤差，即

利用矩陣變換可以將上式等價(jià)為

其中令U_E(f₀)中間行的向量為B，根據(jù)式(5)可知中間的元素為1，故此中間行的向量也為B，結(jié)合所有遠(yuǎn)場(chǎng)信源信息，令則有

其中w₁(f₀)為w(f₀)的前M行，w₂(f₀)為w(f₀)的后M行，Q₁(f₀,θ)為Q(f₀,θ)的前M行，Q₂(f₀,θ)為Q(f₀,θ)的后M行，令故此可根據(jù)式(26)對(duì)w₁(f₀)和w₂(f₀)分別求解有

其中pinv表示求解矩陣的偽逆，和分別為w₁(f₀)和w₂(f₀)的估計(jì)值，從而可以推導(dǎo)出陣列幅相擾動(dòng)向量估計(jì)值

從而可以根據(jù)式(17)、(12)和(13)得出參考頻率點(diǎn)處的陣列幅相誤差的估計(jì)值

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是：所述步驟五中根據(jù)參考頻點(diǎn)處的陣列幅相誤差估計(jì)值計(jì)算近場(chǎng)信源到達(dá)方向估計(jì)值；具體過(guò)程為：

結(jié)合式(11)和(18)，通過(guò)下面的變換估計(jì)去除誤差后的信源協(xié)方差矩陣

和分別為R_FS(f₀)和R_NS(f₀)的估計(jì)值，σ²(f₀)用R″(f₀)的最小特征值代替，如此便去除了接收信源的陣列幅相誤差；

根據(jù)式(11)可知，遠(yuǎn)場(chǎng)信源的協(xié)方差矩陣為埃爾米特矩陣，并且具有Toeplitz性質(zhì)(即矩陣中每條自左上至右下的斜線上的元素相同。下面證明遠(yuǎn)場(chǎng)信源的協(xié)方差矩陣具有Toeplitz性質(zhì)：

證明：令r_α,β(f_i)為頻點(diǎn)f_i上遠(yuǎn)場(chǎng)信源協(xié)方差矩陣中的第α行β列的元素，根據(jù)式(11)有

其中μ²(f_i)表示陣列接收到的頻點(diǎn)f_i上信源功率，a_FS-α(f_i,θ_g)表示頻點(diǎn)f_i上遠(yuǎn)場(chǎng)信源陣列流型矩陣A_FS(f_i)中第α行g(shù)列的元素，為頻點(diǎn)f_i上第g個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)信源的第z次采樣值，δ_α,β為狄拉克測(cè)度，根據(jù)式(5)和式(6)，有

同樣可以得出R_FS(f_i)中第α+1行β+1列的元素

對(duì)比以上兩式有r_α,β(f_i)＝r_α+1,β+1(f_i)，因此遠(yuǎn)場(chǎng)信源的協(xié)方差矩陣具有Toeplitz性質(zhì)。下面證明近場(chǎng)信源的協(xié)方差矩陣不具有Toeplitz性質(zhì)。

類似的，對(duì)于近場(chǎng)信源有

根據(jù)式(7)和式(9)，有

故此有

故此可以推得R_NS(f_i)中的第α+1行β+1列的元素

對(duì)比以上兩式，由于α²-β²≠(α+1)²-(β+1)²，所以r_α,β(f_i)≠r_α+1,β+1(f_i)，因此近場(chǎng)信源的協(xié)方差矩陣不具有Toeplitz性質(zhì)。)，因此它具有以下特點(diǎn)

其中J是反對(duì)角線為1的置換矩陣；而近場(chǎng)信源的協(xié)方差矩陣僅僅具有埃爾米特性質(zhì)，而不具有Toeplitz性質(zhì)，所以具有以下特點(diǎn)

利用這些特性來(lái)消除陣列協(xié)方差矩陣中遠(yuǎn)場(chǎng)信源的部分，具體過(guò)程如下

其中()^*表示求解矩陣的共軛，對(duì)進(jìn)行特征分解，可得出其特征值矩陣和特征向量根據(jù)特征分解的性質(zhì)，和也是的特征值矩陣和特征向量；同理利用信源子空間與噪聲子空間的正交性可得出

以及

對(duì)式(35)兩邊求共軛有

根據(jù)式(7)和式(8)可知，a_NS(f₀,θ)中含有信源距離和到達(dá)方向信息，倘若直接利用多重信源分類算法進(jìn)行估計(jì)將需要對(duì)信源距離和到達(dá)方向同時(shí)搜索，計(jì)算量巨大，所以可以利用模型式(7)中的陣列結(jié)構(gòu)將a_NS(f₀,θ)進(jìn)行化簡(jiǎn)；式(34)中有a_NS(f₀,θ)＝P(f₀,θ)Θ(f₀,θ)，式(36)中有其中

帶入到式(34)和(36)中并整理可得

根據(jù)式(40)和(41)同理可知，由于Θ(f₀,θ)和Ω(f₀,θ)不為零矩陣，因此只有當(dāng)為奇異矩陣的時(shí)候，式(40)和(41)才成立，此時(shí)θ對(duì)應(yīng)近場(chǎng)信源的真實(shí)到達(dá)方向，所以可以求解出如下多項(xiàng)式函數(shù)的N₂個(gè)根求出N₂個(gè)近場(chǎng)信源的到達(dá)方向

其中| |表示求解矩陣的行列式，故此可得出近場(chǎng)信源的方向

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至五之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是：所述步驟六中根據(jù)近場(chǎng)信源到達(dá)方向估計(jì)值對(duì)開(kāi)闊環(huán)境下近場(chǎng)信源進(jìn)行定位；具體過(guò)程為：

在開(kāi)闊環(huán)境下，不存在信源的多徑傳播、繞射和反射的現(xiàn)象，信源從發(fā)射端直達(dá)接收天線陣列；當(dāng)求出近場(chǎng)信源方向后，P(f₀,θ)即為已知量，將P(f₀,θ)和帶入式(40)或(41)對(duì)多項(xiàng)式方程求解，即可推導(dǎo)出Θ(f₀,θ)或Ω(f₀,θ)，進(jìn)而求解出N₂個(gè)近場(chǎng)信源與相位參考點(diǎn)的距離再結(jié)合信源到達(dá)方向即可實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)信源的定位。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是：所述f_Low為0.09GHz，f_High為0.11GHz。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：

實(shí)施例一：信源的位置估計(jì)坐標(biāo)圖具體是按照以下步驟制備的：

均勻等距直線陣列由7個(gè)全向陣元組成，2個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)寬帶線性調(diào)頻信源和3個(gè)近場(chǎng)寬帶線性調(diào)頻信源分別從(5°，15°)和(25°,35°,45°)同時(shí)入射到該陣列上，3個(gè)近場(chǎng)信源與相位參考點(diǎn)的距離分別9m，12m和15m，信源頻率為0.09～0.11GHz，分為9個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行處理，假設(shè)其它各陣元相對(duì)于陣元0的增益和相位偏差分別在(0～2)和(-30°～30°)間隨機(jī)選取，每個(gè)頻點(diǎn)上進(jìn)行50次采樣，進(jìn)行300次蒙特卡洛實(shí)驗(yàn)取平均值觀察結(jié)果，同時(shí)將該方法與現(xiàn)有的其它方法進(jìn)行對(duì)比，現(xiàn)有方法都是針對(duì)窄帶信源的定位，且陣元間距等于信源的半波長(zhǎng)，因此取中心頻率位置的信源進(jìn)行仿真。由于未找到存在陣列幅相誤差時(shí)遠(yuǎn)近場(chǎng)寬帶混合信源中近場(chǎng)信源定位方法的相關(guān)文獻(xiàn)，因此本方法與Liang提出的PL方法和He提出的EA方法作對(duì)比，它們都對(duì)遠(yuǎn)近場(chǎng)窄帶混合信號(hào)下的近場(chǎng)信號(hào)定位問(wèn)題進(jìn)行了研究并提出了解決方案。圖2為信噪比為0dB時(shí)3種方法對(duì)頻率為0.1GHz處的信源的位置坐標(biāo)估計(jì)結(jié)果。

從圖2可以看出，本發(fā)明提出的方法可以較準(zhǔn)確地估計(jì)出信號(hào)的位置，而EA和PL方法無(wú)法對(duì)陣列誤差進(jìn)行校正，因此存在著一定誤差。

實(shí)施例二：中心頻率處信源的位置估計(jì)精度

近場(chǎng)信源定位誤差定義為如圖1所示，和分別為第n₂(n₂＝1,2,3)個(gè)近場(chǎng)信源的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，和分別為它們的估計(jì)值。其它條件同實(shí)例一，圖3為信噪比從0dB變化到20dB時(shí)幾種方法對(duì)頻率為0.1GHz處的信源估計(jì)精度的變化。

從圖3可以看出，隨著信噪比的增加，三種方法的估計(jì)精度都在提高，當(dāng)信噪比達(dá)到10dB時(shí)，本發(fā)明的方法估計(jì)誤差為0；而由于EA(He提出的EA方法對(duì)應(yīng)的參考文獻(xiàn)為：Jin He,M.N.S.Swamy,M.Omair Ahmad.Efficient Application of MUSIC Algorithm Under the Coexistence of Far-Field and Near-Field Sources[J].IEEE Transactions on Signal Processing,2012,60(4):2066-2070.)和PL(Liang提出的PL方法對(duì)應(yīng)的參考文獻(xiàn)為：Junli Liang,Ding Liu.Passive Localization of Mixed Near-Field and Far-Field Sources Using Two-stage MUSIC Algorithm[J].IEEE Transactions on Signal Processing,2010,58(1):108-120.)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)陣列幅相校正，所以即使信噪比較高時(shí)，它們?nèi)匀淮嬖谥欢ǖ恼`差。

實(shí)施例三：寬帶信源的位置估計(jì)精度

該實(shí)例為本發(fā)明方法對(duì)頻率為0.09～0.11GHz處的寬帶信源位置估計(jì)精度的變化，其它條件同實(shí)例二，仿真結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，隨著信噪比的增加，本發(fā)明方法的估計(jì)精度也在提高，當(dāng)信噪比達(dá)到12dB時(shí)，本發(fā)明的方法估計(jì)誤差為0。說(shuō)明信噪比提高時(shí)，本方法對(duì)陣列誤差的校正精度也在提高，并且通過(guò)聚焦可以將寬帶信源的信息變換到單一的窄帶頻點(diǎn)上，估計(jì)性能與窄帶信源相比無(wú)明顯的差異，最后能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信源位置的準(zhǔn)確估計(jì)。

本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。