[发明专利]采用均匀圆阵快速测定空间谱的方法

说明书

技术领域

本发明属于电子信息技术领域中天线阵列空间谱的测定方法，特别是一种采用均匀圆阵快速测定空间谱的方法。

背景技术

利用天线阵列测定空间谱的技术广泛应用于电子侦察、雷达、通信、声纳、地震、射电天文等诸多领域，空间谱是测定信号来波方向、进行波束形成的重要依据。测定空间谱需要按照一定的角度间隔在一定的角度范围内确定每一个搜索的角度对应的空间谱值，所有空间谱值构成空间谱。因此，需要测定的空间谱值的个数等于要搜索的角度个数。为了获得高精度、高分辨率的空间谱测定结果，需要设置的角度间隔很小，相应需要搜索的角度个数很多，因而导致测定空间谱所需的时间增加；当阵元数变大时，由于每个搜索的角度所需的计算量变大，又导致测定空间谱所需的时间随着搜索的角度间隔变小而巨增。

基于子空间原理的空间谱测定方法，例如，2008年3月26日公开的申请号为200610113171、名称为《适用于均匀圆阵的阵列互耦校正与信源测向方法》的专利文献，该信源测向方法对应每个搜索的角度，均需通过下式测定其空间谱值（即空间谱直接测定方法）：

f(θp)=1M-Σk=1K|ukHa(θp)|2]]>

式中：θ_p为第p个搜索的角度，p＝1,2,…,P，P为所有搜索的角度的个数；f(θ_p)为第p个搜索角度θ_p对应的空间谱值，所有空间谱值组成空间谱，空间谱的峰值位置对应信号的来波方向；M为均匀圆阵的天线个数；u_k表示信号子空间中的第k个向量，k＝1,2,…,K，K为信号子空间的维数，也是信号的个数，表示向量u_k的共轭转置；a(θ_p)为第p个搜索角度θ_p对应的均匀圆阵方向向量；Σ表示求和，||²表示取绝对值的平方。对均匀圆阵测向而言，一般需要搜索360的方位角度，若搜索的角度的间隔等于d度，则P＝[360/d]，[]表示四舍五入取整；例如，当d=1度时，需要测定P＝[360/d]=360个空间谱值，而当d=0.5度时，则需要测定P＝[360/d]=720个空间谱值，测向所需的计算量增加一倍。

因而，空间谱直接测定方法中以测向为例，计算复杂、计算量大成为高精度、高分辨率的均匀圆阵测向技术走向实用化的瓶颈之一，而其中的测定空间谱占据了均匀圆阵测向所需计算量中的大部分；因此，降低空间谱测定所需的计算量成为均匀圆阵测向技术得以实用化的关键之一。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，研究设计一种采用均匀圆阵快速测定空间谱的方法，以达到降低空间谱测定所需的计算量、有效提高空间谱测定的速度，并可用于更高精度和分辨率的角度搜索，获得高精度、高分辨率的空间谱等目的。

本发明的解决方案是首先利用均匀圆阵方向向量之间存在的循环移位关系，建立均匀圆阵方向向量子集；然后对子集中的每个方向向量进行快速离散傅立叶变换，得到子集中的每个方向向量的对偶向量；再对均匀圆阵的样本自相关矩阵的信号子空间中的每个列向量进行快速离散傅立叶变换，并取共轭，得到信号子空间中的每个列向量的对偶向量；其次将子集中的每个方向向量的对偶向量与信号子空间中的每个列向量的对偶向量的对应元素相乘，并对所得向量进行快速逆离散傅立叶变换；最后由快速逆离散傅立叶变换结果得到所有角度所对应的空间谱，从而实现采用均匀圆阵快速测定空间谱的方法的目的。

在上述解决方案中：