[发明专利]一种单通道接收阵列信号的循环子空间测向方法

权利要求书

1.一种单通道接收阵列信号的循环子空间测向方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1、初始化处理：初始化阵列的阵元个数M，阵元位置，信号的传播速度c，信号载波频率f，信号采样频率f_s，方位角θ划分间隔Δθ，方位角θ划分个数N_θ，每个阵元采样快拍次数T，信号个数K，信号循环频率α＝[α(1),α(2),...,α(K)]，自相关时延τ₀，并存入内存，其中，自相关时延τ0为经验值，τ₀＝[12345678]，所述信号个数K和信号循环频率α，通过信号参数估计方法确定；

S2、确定信号的方位角的离散取值集合及其对应的导向矢量集合，具体为：

S21、根据S1中方位角θ划分间隔Δθ，将方位角θ均匀划分成N_θ个离散取值为θ_i的集合；

S22、对应每个离散取值θ_i,α(k)，确定阵列导向矢量a(α(k),θ_i)＝[a₁(α(k),θ_i)，a₂(α(k),θ_i),…a_M(α(k),θ_i)]，其中，i＝1,2,...,N_θ，m＝1,2,...,M，a_m(θ_i)＝exp(j2πα(k)τ_m(i))，τ_m(i)＝d_msin(θ_i)/c是信号到达第m个阵元的时间差，c是信号的传播速度，M是阵元个数，α(k)是第k个信号循环频率，d为相邻阵元间距；

S3、确定阵列接收信号的时域采样矢量：接收装置依次轮询采样阵列所有阵元接收的入射信号，从而确定阵列接收信号的时域采样矢量x(t)＝[x₁(t),x₂(t+T),...,x_M(t+(M-1)T]，其中，t是模数转换的时刻，即接收信号的时域采样时刻，t＝1,2,...,T，M是阵元个数，T是快拍次数；

S4、确定阵元接收信号样本数据的循环互相关矩阵，具体如下：

S41、根据S1中设定的信号循环频率α(k)计算S3中所述时域采样矢量中的各个矢量x_i(t)，i＝1,2,...,M的循环自相关函数其中，k＝1,...,K，i＝1,2,...,M，<·>表示求时间平均运算；

S42、根据S1中设定的自相关时延τ₀确定对应的循环自相关值其中，i＝1,2,...,M；

S43、将各个阵元对应的组成矩阵组成矩阵

S44、根据确定阵列接收样本数据循环互相关矩阵其中，Ψ(α(k))＝diag(exp(j2πα(k)mT/f_s)),m＝0,1,...,M-1，α(k)为第k个信号的循环频率；

S5、确定导向矢量集合中的各个导向矢量与噪声子空间的伪谱，具体为：

S51、分别对S4中X(α(k))进行特征值分解确定其噪声子空间；具体为：分别通过式对S4中确定的阵列接收样本数据循环互相关矩阵X(α(k))进行特征值分解得到相应的特征值和特征向量，其中，U_k＝[u_k1,u_k2,...,u_kM]，u_k1,u_k2,...,u_kM为左特征向量，为右特征向量，Σ＝diag{λ_k1,λ_k2,...λ_kM}，λ_k1＞λ_k2＞...＞λ_kM为对应的特征值，根据子空间理论λ_k(K+1),λ_k(K+2),...,λ_kM对应的特征向量张成的空间为噪声子空间U_kn＝[u_k(K+1),u_k(K+2),...,u_kM]；

S52、根据公式P(α(k),θ_i)＝20·lg(||a(α(k),θ_i)||/||U_kna(α(k),θ_i)||)确定S2中导向矢量集合中的各个导向矢量a(α(k),θ_i)与其噪声子空间的伪谱P(α(k),θ_i)，其中，||·||表示求模；

S6、确定信号波达方向：分别在S5伪谱P(α(k),θ_i)中搜索最大值，每个伪谱中的最大值对应一个导向矢量，该导向矢量对应的方位角即是测定的信号波达方向。