[发明专利]一种基于空域滤波的宽带信号频谱感知方法和系统

权利要求书

1.一种基于空域滤波的宽带信号频谱感知方法，其特征在于，包括：

构造阵列宽带信号的时域接收模型和频域接收模型；

确定不出现虚假谱峰的最大阵元间距，当1/2＜d/λ＜1时，若1/2*λ＜d＜λ/(1+sin(θ_input))，则无虚假谱峰出现，其中，d为阵列孔径；在窄带信号中，λ为载波波长；宽带信号中，λ为聚焦频率处对应的波长；

根据所述最大阵元间距，结合利用TCT算法，通过构造聚焦矩阵将宽带信号变换到聚焦频点，对所述频域接收模型的各频点的去噪协方差矩阵P(f_j)和聚焦频点上的去噪协方差矩阵P(f₀)进行特征分解，得到U_j,θ和U_0,θ分别为P(f_j)和P(f₀)的特征矢量矩阵，进一步得到聚焦矩阵T_θ(f_j)＝U_0,θU_j,θ^H，融合窄带WMUSIC算法进行空间谱分析的信号检测；

利用TCT算法中的去噪协方差矩阵对各频点构造新的变量Q(f_j)，其中，j＝1,2,...,J，利用构造的新的变量公式Q(f_j)＝P(f_j)P^H(f₀)P(f₀)P^H(f_j)，将所述新的变量Q(f_j)代替频率f₀处的数据协方差矩阵R(f₀)，再结合窄带WMUSIC算法对所述信号进行角度的准确性估计。

2.一种基于空域滤波的宽带信号频谱感知方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、对宽带信号构建阵列天线宽带信号的时域接收模型，将接收到的时域信号通过FFT变换到频域，得到阵列宽带信号的频域接收模型；

S200、进行最大阵元间距的选取，分析阵元间距的取值大小与角度分辨率以及对应的信号空间谱虚假谱峰个数的关系；

S300、利用所述阵列宽带信号的频域接收模型得到频域接收数据，求得各频点处的阵列输出协方差矩阵R(f_j)，各频点的去噪协方差矩阵P(f_j)；

S400、引入角度方向矢量θ，结合所述最大阵元间距，求得各个频点的信号协方差矩阵R_s(f_j)、聚焦频点处的协方差矩阵R_s(f₀)，及聚焦频点上的去噪协方差矩阵P(f₀)；

所述步骤S400包括：

S410、确定聚焦频率，所述聚焦频率为宽带信号中心频率的1.1倍；

S420、省略TCT算法的角度预估计过程，用角度方向向量θ＝[θ₁,θ₂,...,θ_k]来代替预估计过程，将角度范围从[-60°，+60°]进行k点的等间隔划分；

S430、引入角度方向向量，求得各频点处的信号协方差矩阵；计算公式如下：

R_s(f_j)＝[A^H(f_j,θ)A(f_j,θ)]^-1A^H(f_j,θ)P(f_j)A(f_j,θ)[A^H(f_j,θ)A(f_j,θ)]^-1；

S440、根据公式计算聚焦频率f₀处的信号协方差矩阵R_s(f₀)；

S450、根据公式P(f₀)＝A(f₀,θ)R_s(f₀)A^H(f₀,θ)，计算聚焦频率f₀处的去噪协方差矩阵P(f₀)；

S500、对各频点的去噪协方差矩阵P(f_j)以及聚焦频点上的去噪协方差矩阵P(f₀)进行改进，构造出新的变量Q(f_j)，Q(f_j)＝P(f_j)P^H(f₀)P(f₀)P^H(f_j)；

S600、采用TCT算法，结合窄带WMUSIC算法得到空间谱的最大值与最小值之比，对比判决门限γ，检测存在的信号；

S700、对所述信号引入所述新的变量Q(f_j)，其中，j＝1,2,...,J，结合窄带WMUSIC算法，进行特征值分解，加权处理构造新噪声空间U，确定聚焦频率下的方向矢量，遍历搜索此方向矢量的角度范围，得到宽带入射角度。