[发明专利]一种多径传播环境中均匀线阵相位响应参数的测定方法

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相位响应参数的测定方法，特别是在多径传播环境中多径非直达波信号方向未知的情况下，利用直达波信号的方向和均匀线阵接收信号向量测定相位响应参数的方法。

背景技术

对信号测向是天线阵列信号处理的关键技术之一，在雷达、通信、声呐等领域被广泛地研究与应用。已知天线阵列的实际方向向量与信号来波方向(简称信号方向)之间的一一对应关系是实现高分辨测向的前提，而天线阵列的实际方向向量等于根据信号方向向量模型确定的方向向量与天线阵列相位响应参数向量的乘积向量(对应元素相乘)。在实际应用中，天线阵列的方向向量与信号方向之间的一一对应关系受到未知的天线阵列相位响应参数的影响，导致高分辨测向性能恶化。因此，测定天线阵列相位响应参数在高分辨测向技术走向实用化的发展过程中具有重要意义。

在没有多径传播的环境中，可以在已知方向设置一个校正信号，先测定天线阵列接收信号向量，然后对其进行归一化平均处理，确定实际方向向量，最后利用根据信号方向向量模型确定的方向向量及实际方向向量确定天线阵列相位响应参数向量。但是，在实际应用中，除了存在直达波信号之外，往往还存在多径非直达波信号，而且多径非直达波信号方向是未知的，对应的实际方向向量也是未知的。在存在多径非直达波信号的环境中，由于天线阵列接收信号向量是直达波信号的实际方向向量与多径非直达波信号的实际方向向量的线性组合，导致直接利用天线阵列接收信号向量和根据信号方向向量模型确定的直达波波信号的方向向量确定天线阵列相位响应参数向量的方法失效。

此外，由于受到未知的天线阵列相位响应参数的影响，利用均匀线阵接收信号向量的子阵或子空间平滑的多径信号处理方法也不再适用。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的多径传播环境中的均匀线阵相位响应参数的测定问题，开发研究一种多径传播环境中均匀线阵相位响应参数的测定方法，该方法将1个校正信号源依次置于不少于2个不同的方向上，分时发射信号，在存在多径非直达波信号(方向未知)的情况下，实现多径传播环境中准确测定均匀线阵相位响应参数的目的。

本发明的解决思路是：首先将校正信号源置于第一个已知(设定)的方向并发射信号，均匀线阵接收到由该校正信号源发射的信号(直达波信号和非直达波信号)、即多径信号后，经处理、以确定均匀线阵接收信号向量及其归一化平均向量，并确定归一化平均向量及其共轭向量的哈达玛乘积(对应元素相乘)，从而确定与均匀线阵相位响应参数无关的无相向量；接着对无相向量进行子阵划分，建立方向差矩阵；其次，改变校正信号源的放置方向，重复上述过程，对应每个校正信号源的放置方向均分别建立相应的方向差矩阵；然后，利用各方向差矩阵，确定相应的校正信号源的直达波信号与非直达波信号之间的方向差；然后，利用所有的直达波信号方向与其相应的非直达波信号之间的方向差，确定均匀线阵相位响应参数向量及其归一化平均向量的共轭向量，从而在存在多径且方向未知的非直达波信号的情况下，实现多径传播环境中准确测定均匀线阵相位响应参数的目的。

因而本发明方法包括：

步骤1.初始化处理：将均匀线阵的天线数M，划分子阵的天线个数J，均匀线阵的天线位置坐标x_m＝(m-1)d，d是均匀线阵相邻天线之间的间隔，m＝1,2,…,M，校正信号源设置方向的个数K，校正信号源放置的不同方向θ_k,k＝1,2,…,K，矩阵大奇异值的判断门限η，以及均匀线阵接收信号向量的个数L初始化存入内存；

步骤2.建立第一个方向的方向差矩阵：首先采用I/Q双通道接收方法或希尔伯特变换方法对接收到的放置于第一个方向θ₁的校正信号源发出的含直达波信号及非直达波信号的信号进行处理，以确定均匀线阵接收信号向量；然后确定均匀线阵接收信号向量的归一化平均向量，并确定归一化平均向量及其共轭向量的哈达玛乘积(对应元素相乘)，从而确定与均匀线阵相位响应参数无关的无相向量；接着对无相向量进行子阵划分，从而建立该方向的多径信号方向差矩阵(U₁)；

步骤3.建立其余设定方向的多径信号方向差矩阵：待步骤2完成后将校正信号源依次置于其余设定的方向上，通过校正信号源发出的信号分别重复步骤2、从而依次建立其余方向的多径信号方向差矩阵；