强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提出一种强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法及装置，涉及雷达通信技术领域。该强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法及装置在接收到具有保向正交性的信源矩阵后，通过依据具有保向正交性的信源矩阵构造第一信号子空间，从而剔除信源矩阵中包含的干扰特征矢量，接着依据消除干扰后得到的第一信号子空间及预建立的多重信号分类模型计算出波达方向；从而在不需预先知道干扰源角度的情况下，也能计算出天线的波达方向，具有更好的适应性，可适应更加广泛的应用场景。

Method and device for estimating direction of arrival of array antenna under strong interference

The embodiment of the invention provides a method and device for estimating the direction of arrival of an array antenna under strong interference, which relates to the field of radar communication technology. The strong interference conditions of antenna array DOA estimation method and device receives with Paul to source matrix orthogonality, according to sources with structural matrix first signal subspace orthogonality, interference feature vector contains therebyeliminating source matrix, then the multiple signal classification model based on the first signal subspace is obtained after eliminating the interference and pre established to calculate the direction of arrival; which does not require the prior knowledge of the interference source angles, also can calculate the DOA of the antenna has better adaptability, can adapt to a more wide range of application scenarios.

【技术实现步骤摘要】
强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法及装置
本专利技术涉及雷达通信
，具体而言，涉及一种强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法及装置。
技术介绍
阵列天线在雷达、声纳、通信等军事领域具有重要的应用价值。当干扰源功率超出信源功率比较大时，谱估计时干扰伪峰会大于信源的谱峰，不利于对信源的检测与定位。而在阵列信号处理中一般认为信源所对应的矩阵特征矢量和其对应的阵列导向矢量间没有特定关系。因此，目前解决此类问题的方法主要是干扰阻塞(JJM)算法，干扰阻塞算法是通过构造阻塞矩阵来抑制干扰，但是需要事先知道干扰的方位，而实际中干扰方位往往无法预知，因此干扰阻塞算法的应用场景较窄。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法及装置，从而在不需预先知道干扰源角度的情况下，也能计算出天线的波达方向。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法，所述强干扰条件下阵列天线波达方向计算方法包括：接收由阵列天线传输的信源矩阵，所述信源矩阵具有保向正交性；依据具有保向正交性的所述信源矩阵构造第一信号子空间；根据所述第一信号子空间、预建立的多重信号分类模型计算波达方向。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种强干扰条件下阵列天线波达方向估算装置，所述强干扰条件下阵列天线波达方向计算装置包括：信源矩阵接收单元，用于接收由阵列天线传输的信源矩阵，所述信源矩阵具有保向正交性；第一信号子空间构造单元，用于依据具有保向正交性的所述信源矩阵构造第一信号子空间；计算单元，用于根据所述第一信号子空间、预建立的多重信号分类模型计算波达方向。本专利技术实施例提供的强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法及装置，在接收到具有保向正交性的信源矩阵后，通过依据具有保向正交性的信源矩阵构造第一信号子空间，从而剔除信源矩阵中包含的干扰特征矢量，接着依据消除干扰后得到的第一信号子空间及预建立的多重信号分类模型计算出波达方向；从而在不需预先知道干扰源角度的情况下，也能计算出天线的波达方向，具有更好的适应性，可适应更加广泛的应用场景。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本专利技术实施例提供的强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法的流程图。图2示出了图1中步骤S102的进一步流程图。图3示出了图2中子步骤S1021的进一步流程图。图4示出了图1中步骤S103的子步骤流程图。图5示出了本专利技术实施例提供的强干扰条件下阵列天线波达方向估算装置的功能模块框图。图标：100-强干扰条件下阵列天线波达方向估算装置；110-信源矩阵接收单元；120-第一信号子空间构造单元；130-计算单元。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。第一实施例本专利技术实施例提供了一种强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法，用于在强干扰条件下，计算阵列天线的波达方向。请参阅图1，示出了本专利技术实施例提供的强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法的流程图。该强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法包括以下步骤：步骤S101：接收由阵列天线传输的信源矩阵，信源矩阵具有保向正交性。在阵列信号处理中一般认为信源所对应的矩阵特征矢量和其对应的阵列导向矢量间没有特定关系，而一直以来存在这种认识误区的主要原因是忽略了信源功率因素的影响。经推导证明，在强干扰条件下，干扰信源与目标信源通常功率相差很大，此时目标信源具有保向正交性。需要说明的是，信源具有保向正交性是指该信源满足以下两个条件：1、在该信源对应的导向矢量上投影最大；2、与其它信源对应的导向矢量正交。可以理解地，若某信源具有保向正交性，则信源角度信息只与其对应的特征矢量有关，且不受其它信源影响。还需要说明的是，在将保向正交性应用到强干扰的条件下时，需要将正交特性修改为：弱信源对应特征向量向强信源的导向矢量正交。关于在强干扰条件下，目标信源具有保向正交性的推导过程如下：一般地，两个信源的协方差矩阵的特征值及其特征向量满足：式中ν＝abs(a1Ha2)，和分别表示第一信源和第二信源的功率大小，e1为第一信源，e2为第二信源，a1为第一信源的阵列导向矢量，a2为第二信源的阵列导向矢量。如果第一信源和第二信源的功率相同，有即w＝1，代入式(1)和式(2)，有：其中，表明：e1到a1投影的大小为即e1在整个阵列流行上投影的情况；表明：e2到a2投影的大小为即e2在整个阵列流行上投影的情况。由式(3)和式(4)进一步推出：同样地，表明：e2到a1投影的大小为表明：e1到a2投影的大小为通过式(4)和式(5)可知：在等功率情况下，信源特征矢量既不保向也不正交。而随着信号功率差别的增大，在极限情况即w→0时，由洛必达法则有：进一步地，有：式(7)、(8)表明，在w→0，即信源功率相差较大时，特征向量e1具有保向性但并不与a2正交，除非ν＝0；而特征向量e2与a1正交，是否具有保向性则需要进一步分析。在此，为简化问题，将噪声略去。对数据协方差矩阵进行分解，有下式成立：当w→0时，有：若同时满足式(9)条件，可以推得：其中，δ为使e2满足规范化条件的任意矢量。而从满足式(8)的条件出发，可以推得：也就是说，当第二信源和第一信源的功率相差很大时，比如通常会遇到的第一信源位于天线波束主瓣而第二信源位于天线波束旁瓣的情况，e2仍具有保向特性。通过上述推导过程可知：在两信源功率相等到功率差逐渐增大的过程中，保向正交性会由从无到有，从不明显到明显。同理，这一结论可适用于多个信源的情况。步骤S102：依据具有保向正交性的信源矩阵构造第一信号子空间。构造第一信号子空间实际上是剔除干扰的过程，利用信源矩阵具有保向正交性，可以剔除信源矩阵中的干扰特征矢量，保留目标信源的特征矢量。请参阅图2，在本实施例中，步骤S102可以包括以下步骤：子步骤S1021：依据信源矩阵构造第二信号子空间。第二信号子空间是由信源矩阵的特征矢量组成的矩阵，即包括干扰信号的特征矢量，也包括目标信源的特征矢量。请参阅图3，在本实施例中，子步骤S1021可以包括以下步骤：子步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法，其特征在于，所述强干扰条件下阵列天线波达方向计算方法包括：接收由阵列天线传输的信源矩阵，所述信源矩阵具有保向正交性；依据具有保向正交性的所述信源矩阵构造第一信号子空间；根据所述第一信号子空间、预建立的多重信号分类模型计算波达方向。

【技术特征摘要】
1.一种强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法，其特征在于，所述强干扰条件下阵列天线波达方向计算方法包括：接收由阵列天线传输的信源矩阵，所述信源矩阵具有保向正交性；依据具有保向正交性的所述信源矩阵构造第一信号子空间；根据所述第一信号子空间、预建立的多重信号分类模型计算波达方向。2.如权利要求1所述的强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法，其特征在于，所述依据所述信源矩阵构造第一信号子空间的步骤包括：依据所述信源矩阵构造第二信号子空间；剔除所述第二信号子空间中的干扰源所对应的特征矢量，将剩余的特征矢量构造为所述第一信号子空间。3.如权利要求2所述的强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法，其特征在于，所述依据所述信源矩阵构造第二信号子空间的步骤包括：计算所述信源矩阵的数据协方差矩阵；对所述数据协方差矩阵进行特征分解或奇异值分解以构造所述第二信号子空间。4.如权利要求1所述的强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法，其特征在于，所述根据所述第一信号子空间，并利用预建立的多重信号分类模型计算波达方向的步骤包括：计算所述第一信号子空间的共轭矩阵；根据所述第一信号子空间及所述第一信号子空间的共轭矩阵及预建立的多重信号分类模型计算波达方向。5.如权利要求4所述的强干扰条件下阵列天线波达方向估算方法，其特征在于，通过算式计算所述波达方向；其中，E'N为噪声子空间，为噪声子空间的共轭矩阵，E'S为第一信号子空间，为第一信号子空间的共轭矩阵，a(θ)为阵列导向矢量，aH(θ)为阵列导向矢量的共轭矩阵，为波达方向。6.一种强干扰条件下阵列天线波达方向估算装置，其特征在于，所述强干扰条件下阵列天线波达方向计算装置包括：信源矩阵接收单元，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫健，张永顺，郭艺夺，龙戈农，耿林，王欢，彭鹏，郑桂妹，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61