【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于微波天線與陣列信號處理，更具體地，涉及一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法。
技術(shù)介紹
1、目前的信號定位估計方法大多數(shù)是基于被測信號為窄帶信號這一前提假設(shè)的，但在實際中存在的大量信號并不滿足窄帶的要求，如寬帶信號。如果使用窄帶信號模型來處理寬帶信號，由于陣元間距并不總等于信號頻率的半波長（信號的頻率不同），則陣列流形會隨頻率的變化而變化，因此定位估計的分辨性能較差，必須采用寬帶陣列信號處理模型進(jìn)行處理。對于寬帶信號的處理一直是陣列信號處理
的難點問題，隨著通信、電子對抗等技術(shù)的發(fā)展，擴頻信號、線性調(diào)頻信號、調(diào)頻信號等寬帶信號的應(yīng)用越來越多，因此，對寬帶信號定位估計算法的研究就顯得越來越重要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法，采用了加權(quán)多信號分類算法、空間平滑與寬帶信號子空間劃分相結(jié)合的處理方法，將寬帶數(shù)據(jù)分解為不重疊頻帶上的窄帶數(shù)據(jù)，然后對每個頻帶進(jìn)行窄帶信號子空間處理，從而獲得初始角度的估計，再通過對這些空間譜的估計的平均得到最終結(jié)果。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法，包括下述步驟：
4、步驟（1）、將p個寬帶信源分別以不同方向輻射到n元均勻天線陣列上，其中p<n；
5、步驟（2）、將p個寬帶信源產(chǎn)生的寬帶信號在頻域分解為j個窄帶分量，對每一個窄帶分量進(jìn)行窄帶處理，包
6、步驟（3）、對所有窄帶分量的空間譜進(jìn)行平均，得到p個寬帶信源的空間譜估計。
7、進(jìn)一步的，所述步驟（1）中，所述天線陣列包括的寬帶陣元各向同性，陣元間距為信號中心頻率對應(yīng)的半波長；所述寬帶信源為零均值的平穩(wěn)高斯隨機信號，各寬帶信源具有相同帶寬及中心頻率，附加的寬帶噪聲與源信號互相獨立，并具有與寬帶信源相同的帶寬。
8、進(jìn)一步的，所述步驟（2）包括，
9、步驟（2.1）、將觀測時間內(nèi)采集的寬帶信源產(chǎn)生的寬帶信號分成k段，再對每段信號作dft變換得到j(luò)組互不相關(guān)的頻域窄帶分量；
10、步驟（2.2）、對j組互不相關(guān)的頻域窄帶分量對應(yīng)的譜密度矩陣進(jìn)行特征值分解，其中特征值矩陣中列對應(yīng)的特征向量構(gòu)成信號子空間，特征值矩陣中行對應(yīng)的特征向量構(gòu)成噪聲子空間。
11、進(jìn)一步的，所述步驟（2.1）包括，將觀測時間內(nèi)采集的寬帶信號分成k段，對每段信號作dft得到j(luò)組互不相關(guān)的頻域窄帶分量，即j個頻域快拍，記為，k=1,2,…,k，j=1,2,…,j?。
12、進(jìn)一步的，所述步驟（2.2）包括，對頻率對應(yīng)的譜密度矩陣進(jìn)行特征值分解：
13、，
14、其中，特征值(i=1,2,…,p)對應(yīng)的特征向量構(gòu)成信號子空間，特征值(i=p+1,…,n)對應(yīng)的特征向量構(gòu)成噪聲子空間，上標(biāo)h表示共軛轉(zhuǎn)置，表示噪聲譜密度，表示特征向量；
15、提取第j個窄帶分量的協(xié)方差矩陣構(gòu)成空間譜：
16、，
17、式中，信號譜密度，i為單位矩陣，e（·）表示求期望運算，為n×1天線陣列的接收信號向量，為p×1天線陣列的中間向量，表示源信號頻段的陣列輸出，n×p維矩陣a(fj)為關(guān)于頻段fj的窄帶方向簇矩陣。
18、進(jìn)一步的，所述譜密度矩陣為：
19、，
20、其中，正反向協(xié)方差矩陣?，q為2和n之間的整數(shù)，子陣數(shù)量m=n－q+1，初始譜密度矩陣，z為n×n置換矩陣。
21、進(jìn)一步的，所述步驟（3）中的p個寬帶信源的空間譜估計為：
22、，
23、其中，噪聲子空間上的正交投影，單位向量，方向向量，波矢量，各陣元的相對位置向量，θ表示信號所在方位角，表示第i個陣元的位置向量，為初始陣元的位置向量。
24、本專利技術(shù)的有益效果在于：
25、本專利技術(shù)可增強天線陣列的空間分辨率，實現(xiàn)多源寬帶相干信號的分離，提高定位精度，對各領(lǐng)域中的復(fù)雜信號處理問題提供了關(guān)鍵性解決方案。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法，其特征在于，所述步驟（1）中，所述天線陣列包括的寬帶陣元各向同性，陣元間距為信號中心頻率對應(yīng)的半波長；所述寬帶信源為零均值的平穩(wěn)高斯隨機信號，各寬帶信源具有相同帶寬及中心頻率，附加的寬帶噪聲與源信號互相獨立，并具有與寬帶信源相同的帶寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法，其特征在于，所述步驟（2）包括，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法，其特征在于，所述步驟（2.1）包括，將觀測時間內(nèi)采集的寬帶信號分成K段，對每段信號作DFT得到J組互不相關(guān)的頻域窄帶分量，即J個頻域快拍，記為，k=1,2,…,K，j=1,2,…,J?。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法，其特征在于，所述步驟（2.2）包括，對頻率對應(yīng)的譜密度矩陣進(jìn)行特征值分解：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于天線陣列的寬帶相干信號
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法，其特征在于，所述步驟（3）中的P個寬帶信源的空間譜估計為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法，其特征在于，所述步驟（1）中，所述天線陣列包括的寬帶陣元各向同性，陣元間距為信號中心頻率對應(yīng)的半波長；所述寬帶信源為零均值的平穩(wěn)高斯隨機信號，各寬帶信源具有相同帶寬及中心頻率，附加的寬帶噪聲與源信號互相獨立，并具有與寬帶信源相同的帶寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法，其特征在于，所述步驟（2）包括，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天線陣列的寬帶相干信號定位估計方法，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董亞洲，徐孟嬌，陳楊，魏廣飛，江琨，阮仁浩，方學(xué)志，
申請(專利權(quán))人：深空探測實驗室天都實驗室，
類型：發(fā)明
國別省市：
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