[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

说明书

本发明属电子信息技术领域，涉及电子信息技术领域测定信号波达方向的方法，尤其涉及在单通道接收阵列信号时，利用无线电接收机接收的信号测定信号波达方向的方法。一种单通道接收阵列信号的循环子空间测向方法：首先，选定阵列中的一个阵元为参考阵元，确定不同方向入射的导向矢量；其次，确定阵列接收信号的时域采样矢量；然后，确定阵列接收样本数据循环互相关矩阵；最后，确定导向矢量对应的伪谱，对应伪谱最大的导向矢量对应的入射方向为测定的信号波达方向。本发明方法在单通道接收阵列信号情况下，测定的信号波到达方向的均方根误差优于单通道传统子空间测向方法，与多通道传统子空间测向方向接近。

技术领域

本发明属电子信息技术领域，涉及电子信息技术领域测定信号波达方向的方法，尤其涉及在单通道接收阵列信号时，利用无线电接收机接收的信号测定信号波达方向的方法。

背景技术

阵列信号处理技术可用于对阵列接收的信号进行处理，从而测定多个信号的波达方向(简称测向)，在雷达、声纳、通信系统以及智能天线等领域有着广泛的应用。

在现有的各种测向方法中，干涉仪测向方法在双通道接收阵列信号时，对单个信号具有良好的测向性能，但在同频多信号时方法失效，在应用上受到较大的限制。传统子空间类测向方法在多通道接收阵列信号时对同频多信号具有良好的测向性能，但是无线电接收机体积大，成本高在特定应用上受到限制。而在单通道接收阵列信号时，传统子空间类测向方法由于接收信号不在同一时刻采样，接收信号的互相关矩阵的相关性降低，导致测向误差增加，甚至无法实现可靠的测向。

因此，提高单通道接收阵列信号的子空间测向方法的测向性能在子空间测向方法走向实用化，低成本化的发展过程中具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的在单通道接收阵列信号时传统子空间测向方法的测向误差增加，甚至无法测向的问题，开发研究一种单通道循环子空间测向方法，依据接收信号的循环平稳特性建立循环自相关函数，利用循环自相关函数的周期相关性及循环频率对信号的选择特性，使测向的精度优于传统子空间测向方法。

本发明的基本思路是：首先，选定阵列中的一个阵元为参考阵元，确定不同方向入射的导向矢量；其次，确定阵列接收信号的时域采样矢量；然后，确定阵列接收样本数据循环互相关矩阵；最后，确定导向矢量对应的伪谱，对应伪谱最大的导向矢量对应的入射方向为测定的信号波达方向。

本发明的技术方案为：首先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；其次利用单通道接收装置依次轮询采集阵元接收信号的样本数据，确定阵列接收信号的时域采样矢量；再次确定阵元接收信号样本数据的循环自相关函数；然后确定阵元接收信号不同时延的循环自相关值，阵元间不同时延的循环自相关值进行互相关确定阵列接收样本数据循环互相关矩阵；最后对循环互相关矩阵进行特征值分解确定噪声子空间，根据噪声子空间确定导向矢量对应的伪谱，对应伪谱最大的导向矢量对应的入射方向为测定的信号波达方向。

一种单通道接收阵列信号的循环子空间测向方法，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＝[1 2 3 4 5 6 7 8]，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；