[发明专利]一种基于天线阵列的无人机DOA估计方法及装置

权利要求书

1.一种基于天线阵列的无人机DOA估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过等边多边形的天线阵列被动收集无人机与遥控器之间进行通信的射频信号，并对所述射频信号进行预处理；

对每一边的天线接收的多组射频信号进行频域累积，得到累积信号；

对存在UAV信号的所述累积信号采用互相关算法计算得到UAV信号的起始频率和截止频率；

根据所述起始频率和截止频率计算所述UAV信号的UAV信号强度；

筛选出位置相邻且UAV信号强度最大的两根天线，计算两根天线的信号强度之比得到实际信号强度比值；

根据所述实际信号强度比值以及天线方向图估算所述无人机的DOA角度；

根据所述起始频率和截止频率计算所述UAV信号的UAV信号强度，具体为：

其中，P_i为第i个天线所接收到的UAV信号强度，f_start为所述起始频率，f_end为所述截止频率，f_w为所述射频信号的频域采样间隔，为第i个天线在第k个频率位置处的射频信号，k为第k个频点，且k＝1,...,(2.5-2.4)×10⁹/f_w；

根据所述实际信号强度比值以及天线方向图估算所述无人机的DOA角度，具体为：

所述天线方向图为：

D＝[D₀,...,D_α，...，D₃₆₀]

其中，D为所述天线方向图，D_α为天线方向图中角度α处的相对场强，α＝0,…,360；

确定所述天线方向图上场强比值最接近所述实际信号强度比值的角度作为所述DOA角度：

其中，A_i+1为无人机的UAV信号相对于第i+1根天线的DOA角度，α_i为UAV信号与第i根天线的法线之间的夹角，α_i+1为UAV信号与第i+1根天线的法线之间的夹角，为天线方向图中α_i+1角度处的相对场强，D_360°为天线方向图中360度处的相对场强，ρ为实际信号强度比值，α₀为第i根天线与第i+1根天线之间的夹角。

2.根据权利要求1所述的基于天线阵列的无人机DOA估计方法，其特征在于，当所述射频信号中包含UAV信号时，对所述射频信号进行预处理，具体为：

设计一个匹配滤波模板：

计算所述匹配滤波模板与每一天线各组数据在WIFI干扰信号的各载波中心频率位置处的互相关值；

根据所述互相关值为所述匹配滤波模板设置检测阈值；

通过所述匹配滤波模板对所述射频信号进行滤波，判断各所述天线的每一组射频信号的互相关值是否超过设定阈值，如果超过，则判定相应组的射频信号中包含WIFI干扰信号，并用WGN代替相应频带处的WIFI干扰信号，如果不超过，则判定相应组的射频信号中不包含WIFI干扰信号；

采用集合经验模态分解去除所述射频信号中的WGN，得到预处理后的射频信号。

3.根据权利要求1所述的基于天线阵列的无人机DOA估计方法，其特征在于，当所述射频信号中不包含UAV信号时，对所述射频信号进行预处理，具体为：

设计一个匹配滤波模板：

计算所述匹配滤波模板与每一天线各组数据在WIFI干扰信号的各载波中心频率位置处的互相关值；

根据所述互相关值为所述匹配滤波模板设置检测阈值；

通过所述匹配滤波模板对所述射频信号进行滤波，判断各所述天线的每一组射频信号的互相关值是否超过设定阈值，如果超过，则判定相应组的射频信号中包含WIFI干扰信号，并删除相应频带处的WIFI干扰信号得到预处理后的射频信号，如果不超过，则判定相应组的射频信号中不包含WIFI干扰信号。