[发明专利]无线信号接收系统的阵列综合测向方法

说明书

所属技术领域

本发明属无线接收范畴，涉及无线信号接收系统的阵列综合测向方法，尤其涉及 由一部分相位同步的子阵列和另一部分相位不同步的子阵列组成的阵列的高分辨率 测向方法。

背景技术

在无线信号接收系统中，当由多个阵元组成的阵列接收电磁波、声波等无线信号 时，各个阵元接收的来波信号与某个指定的参考阵元之间存在一定的相位差。由于信 号的波达方向与该相位差之间存在一一对应的关系，因此可以利用该关系设计阵列测 向技术，通过对阵列接收的信号进行处理，实现阵列测向。在基于这种原理的现有阵 列测向方法中，典型的是具有高分辨率的多信号分类(MUSIC，MUltiple SIgnals Classification)方法。

这种方法的缺点是，当各个阵元的信号接收机本身的相位未保持同步时，将在由 信号波达方向决定的相位差上面附加一个额外的、未知的、随机的相位差，此时如果 仍利用相位差与波达方向之间的关系设计阵列测向方法，将导致测向性能出现显著的 恶化。同时，对多个目标同时进行高分辨率测向时，需要使用较大孔径和阵元数较多 的阵列。由于各个阵元的信号接收机的相位保持同步需要同一本振，当阵列较大、阵 元数较多时，阵列测向系统的成本将显著增加。

发明内容

本发明的目的是为无线接收系统中相位不完全同步的阵列系统(由一部分相位同 步的子阵列和另一部分相位不同步的子阵列组成的阵列)提供一种较低成本的高分辨 率测向方法。本方法综合利用参考信号的方向和其他信号与参考信号的方向差，估计 其他信号的波达方向。利用这种方法能在阵列较大、阵元数较多的情况下，尽可能降 低对各个阵元信号接收机之间的相位同步的要求，将在保持高分辨率测向性能的同 时，有效的降低阵列测向系统的成本。

本发明的目的是这样达到的：

首先利用不受相位不完全同步影响的阵列接收信号的模向量，得到其它信号与参 考信号的方向差估计，再利用相位完全同步子阵列接收信号的复向量和完整的子空间 正交特性，得到参考信号的方向，从而完成所有信号的波达方向估计。

具体步骤是：

第一步，确定相位不完全同步阵列接收信号的模向量及其自相关矩阵，对模自相 关矩阵进行特征分解，确定相位不完全同步阵列的噪声子空间；

第二步，确定相位不完全同步阵列的搜索向量，利用噪声子空间与相位不完全同 步阵列的搜索向量之间的正交特性，确定相位不完全同步阵列的方向差空间谱及其峰 值位置，峰值位置确定其他信号与参考信号的方向差；

第三步，确定相位完全同步子阵列接收信号的自相关矩阵，对自相关矩阵进行特 征分解，确定相位完全同步子阵列的噪声子空间；

第四步，确定相位完全同步子阵列的搜索向量，利用噪声子空间与相位完全同步 子阵列的搜索向量之间的完整正交特性确定参考信号空间谱及其峰值位置，峰值位置 确定参考信号的方向；

最后，利用参考信号的方向和其它信号与参考信号的方向差估计其它信号的波达 方向。

参考信号指方向最小的信号。

所述相位不完全同步阵列接收信号的模向量为：