基于交叉偶极子阵列的非圆信号定位快速估计装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于阵列信号测向技术领域，具体涉及基于交叉偶极子阵列的非圆信号定位快速估计装置。其包括天线模块、射频模块、测向模块以及电源板。本实用新型专利技术的有益效果是：本实用新型专利技术利用顺次连接的天线模块、射频模块以及测向模块，采用将角度、距离信息估计降维的方法，极大的减少了计算量，节省了计算时间，保证了信息的同步；本实用新型专利技术的测向模块由A/D采样模块、FPGA芯片和DSP芯片组成，在节省了计算量的同时又保证了目标信息的正确性，有效的提高目标信号估计的准确性。

A fast location estimation device for non-circular signals based on cross dipole array

The utility model belongs to the technical field of array signal direction finding, in particular to a non-circular signal positioning fast estimation device based on a cross dipole array. It includes antenna module, RF module, DF module and power board. The beneficial effects of the utility model are: the utility model uses the antenna module, radio frequency module and direction finding module which are connected in sequence, adopts the method of estimating the angle and distance information to reduce the dimension, greatly reduces the calculation amount, saves the calculation time, and ensures the information synchronization; the direction finding module of the utility model is composed of a / D sampling module, FPGA chip and DSP chip, which saves At the same time, it can ensure the accuracy of target information and improve the accuracy of target signal estimation.

【技术实现步骤摘要】
基于交叉偶极子阵列的非圆信号定位快速估计装置
本技术属于阵列信号测向
，具体涉及一种基于交叉偶极子阵列的非圆信号定位快速估计装置。
技术介绍
利用阵列信号处理技术，实现多目标源信号参数估计，引起广泛关注。很多现存空间谱估计算法，例如MUSIC和ESPRIT算法，都是基于远场信号的前提假设。如果源信号移动到近场，此时电磁波波前不再能被视作平面波，而是看做球面波，对源信号的定位也应转化到对角度和距离的估计。传统的阵列是非极化或者单极化天线，对电磁波的极化特性不能完全接收。而极化天线在无线通信和雷达等应用中，比非极化天线在极化信息接收方面有更大优势。完全极化电磁波有稳定的极化状态，但在雷达等运用中，部分极化的信号也经常出现。与完全极化情况不同，部分极化信号的极化状态是时变的。近年来，非圆信号，比如在通信系统中广泛使用的PAM和BPSK，对其测向引起了广泛关注。信号的非圆特性是指信号的统计特性不具有旋转不变性，在阵列信号处理问题中，即相当于信号的伪协方差矩阵不为零。在对信号波达方向(DirectionOfArrival，DOA)的估计问题中，合理地利用信号的非圆特性可以提高对DOA的估计性能。自1998年J.Galy首次将非圆信号概念用于空间谱估计领域，提出了利用信号非圆特征的NC-MUSIC(Non-circularMultipleSignalClassification)方法以来，已有众多国内外学者针对NC-MUSIC进行了改进。然而多存在运算复杂度高、估计精度低的问题，本技术通过利用信号的极化以及非圆信息，解决以上问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于交叉偶极子阵列的非圆信号定位快速估计装置，利用MUSIC的信号子空间算法，将角度和距离的联合二维搜算转换为两次一维谱峰搜索，从而降低运算复杂度，利用了信号的极化以及非圆信息，提高了估计精度。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于交叉偶极子阵列的非圆信号定位快速估计装置，包括天线模块、射频模块、测向模块以及电源板，所述电源板与天线模块、射频模块、测向模块均连接，用于上述模块供电；所述天线模块与射频模块连接，用于接收目标信号，并将信号传递给所述射频模块成为射频信号；所述射频模块的输入端连接所述天线模块，用于将射频信号转化为模拟中频实信号；所述测向模块的输入端连接所述射频模块，用于接收所述射频模块发送的模拟中频实信号并进行处理得到测向结果并进行输出。进一步地，所述测向模块包括A/D采样模块、FPGA芯片和DSP芯片，所述A/D采样模块连接所述射频模块，用于接收模拟中频实信号并转化为数字中频实信号；所述FPGA芯片通过与所述DSP芯片连接，用于实现测向定位结果的输出。进一步地，所述A/D采样模块包括五片模数转换A/D芯片。进一步地，所述天线模块为五阵元交叉偶极子阵。进一步地，所述模数转换A/D芯片为AD9650芯片，所述FPGA芯片为XC7K325T芯片，所述DSP芯片为TMS320C6678芯片。本技术的有益效果是：本技术利用顺次连接的天线模块、射频模块以及测向模块，采用将角度、距离信息估计降维的方法，极大的减少了计算量，节省了计算时间，保证了信息的同步；本技术的测向模块由A/D采样模块、FPGA芯片和DSP芯片组成，在节省了计算量的同时又保证了目标信息的正确性，有效的提高目标信号估计的准确性。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，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的附图。图1为本技术具体实施例中的空间信号入射示意图；图2为本技术具体实施例基于交叉偶极子阵列的非圆信号定位快速估计方法的方法流程图；图3为本技术具体实施例基于交叉偶极子阵列的非圆信号定位快速估计装置的结构原理框图；图4为图3中测向模块的结构框图。具体实施方式下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。在本申请的描述中，需要理解的是，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。实施例如图1-2所示，本技术所提供的基于交叉偶极子阵列的非圆信号定位快速估计方法，具体包括以下步骤：步骤一：各阵元天线接收目标信号，经过下变频后得到中频模拟信号，再对中频模拟信号进行1024点A/D采样，得到十路数字实信号。步骤二：将步骤一中的信号进行正交下变频、数字滤波，得到滤除噪声信号的数字复信号。步骤三：将步骤二中的复信号进行FFT变换，得到校正系数，各路信号通过校正系数进行补偿，消除误差，从而得到幅度相位一致性信号。步骤四：计算幅相误差校正后的协方差矩阵数据R10*10。并对其进行进一步的信号处理，消去距离参数，仅留下角度参数的估计。步骤五：利用空间谱估计算法，对步骤四的角度进行谱峰搜索，得到准确方位角信息；再将刚解算出的角度信息代入，由空间谱估计算法，求解出距离信息，完成目标信号的DOA信息估计。具体为：a)阵列排布：本实施例设有2M+1个线性均匀对称分布的阵列，阵元间隔设置为入射波波长的四分之一，阵元编号从左至右依次从-M至M排序；b)数据采集：对每一个交叉偶极子天线阵列依次进行深度为T的采样并得到多路数字实信号z1(t)其中，zx,l(t)表示交叉偶极子在X极化方向接收的信号，zy,t(t)表示交叉偶极子在Y极化方向接收的信号。根据公式(2)、(3)、(4)计算协方差矩阵，矩阵元素Rxi,yj、Rxi,yj、Ryi,yj表达式分别如下：按以下方式构造协方差矩阵c)一维角度解算：利用b)中得到的协方差矩阵，做特征分解可得R＝Us∧SUsH+UN∧NUNH(5)其中，N是信源数，∧S是包含K个大特征值的对角矩阵，∧N是包含剩余2N-K个小特征值的对角矩阵。Us是由K个大特征值对应的特征向量张成的2N×K信号子空间，UN是由(2N-K)个小特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于交叉偶极子阵列的非圆信号定位快速估计装置，其特征在于：包括天线模块、射频模块、测向模块以及电源板，/n所述电源板与天线模块、射频模块、测向模块均连接，用于上述模块供电；/n所述天线模块与射频模块连接，用于接收目标信号，并将信号传递给所述射频模块成为射频信号；/n所述射频模块的输入端连接所述天线模块，用于将射频信号转化为模拟中频实信号；/n所述测向模块的输入端连接所述射频模块，用于接收所述射频模块发送的模拟中频实信号并进行处理得到测向结果并进行输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于交叉偶极子阵列的非圆信号定位快速估计装置，其特征在于：包括天线模块、射频模块、测向模块以及电源板，
所述电源板与天线模块、射频模块、测向模块均连接，用于上述模块供电；
所述天线模块与射频模块连接，用于接收目标信号，并将信号传递给所述射频模块成为射频信号；
所述射频模块的输入端连接所述天线模块，用于将射频信号转化为模拟中频实信号；
所述测向模块的输入端连接所述射频模块，用于接收所述射频模块发送的模拟中频实信号并进行处理得到测向结果并进行输出。


2.根据权利要求1所述的基于交叉偶极子阵列的非圆信号定位快速估计装置，其特征在于：所述测向模块包括A/D采样模块、FPGA芯片和DSP芯片，所述A/D采样模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伶，夏继钢，张林让，谢坚，汤湘伟，闫双山，王峡州，陶明亮，汪跃先，张兆林，粟嘉，邢自健，韩闯，刘龙，宫延云，杨欣，
申请(专利权)人：中电科技扬州宝军电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32