本发明专利技术实施例提供了一种基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向方法及装置，所述方法包括：利用虚拟阵元对实体阵元进行扩充，以得到天线阵列信号；对所述天线阵列信号进行拆分，以得到多段数字信号；对所述多段数字信号进行傅里叶变换，得到所述多段数字信号对应的频域窄带数据；提取出多段频域窄带数据中相同窄带子带的数据，形成矩阵；根据所述矩阵计算得到每个窄带子带的方向DOA；综合统计每个子带窄带信号X^α(n)的信号DOA,形成宽带信号的DOA。无需多点信号同时进行采样，特别适用于缺少部分天线阵元的情况，同时相对于现有方式，减少了傅里叶变换的计算时长，增强了宽带信号测向的响应速度。的响应速度。的响应速度。
【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向方法及装置
[0001]本专利技术属于信号处理
，尤其是涉及一种基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向方法及装置。
技术介绍
[0002]无线电测向是利用无线电测向机测出无线电台发射出来的电波及其传播方向，以确定发射机位置的技术。无线电测向广泛应用于军事、公安、航空、航海、水陆交通、救灾、科研等许多部门。快速简便地测向、分析一些颇具挑战的信号，如宽带信号或短暂信号，需要测向机能够精准同步地处理大量频道。利用多频处理方式适用于未知频率上的瞬时信号，例如:跳频、猝发、GSM、CDMA等信号。
[0003]目前，以快速傅里叶变换为基础的宽带多信号测向技术可在多种测向方法的设备中实现。宽带多信号测向技术运用快速傅里叶变换可实现同时测量多个信号的方位。快速傅里叶变换是实施离散傅里叶变换的一种有效而高速的算法，它的基本原理是J.W.Cooley和J.W.Tukey于1965年在贝尔实验室提出的。快速傅里叶变换是一种面向记录的算法，它的输入是对被分析的信号取样所得到的数据，总共有N个时域取样数据。为了简化快速傅里叶变换的计算，N被限制为2的乘幂。快速傅里叶变换的输出是离散的复数频谱，这个离散的复数频谱总共有N个频域点。但是，这N个频域点并不完全独立，前半部是多余的。因此，快速傅里叶变换的输出只保留编号为的频域点。这些复数的频域点既包含了幅度信息，也包含了相位信息。增大时域取样点数N，也就增大了快速傅里叶变换输出的频域点，即提高了快速傅里叶变换的频率分辨力。但是，这将需要多点信号同时进行采集，并且会增大快速傅里叶变换的计算时间。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向方法及装置，以解决现有的宽带测向需要多点信号采集以及计算用时过长的技术问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向方法，包括：
[0007]利用虚拟阵元对实体阵元进行扩充，以得到天线阵列信号；
[0008]对所述天线阵列信号进行拆分，以得到多段数字信号；
[0009]对所述多段数字信号进行傅里叶变换，得到所述多段数字信号对应的频域窄带数据；
[0010]提取出多段频域窄带数据中相同窄带子带的数据，形成矩阵；
[0011]根据所述矩阵计算得到每个窄带子带的方向DOA；
[0012]综合统计每个子带窄带信号X
α
(n)的信号DOA,形成宽带信号的DOA。
[0013]进一步的，所述利用虚拟阵元对实体阵元进行扩充，以得到天线阵列信号，包括：
[0014]计算正常天线接受信号相对于原点的时间差；
[0015]计算虚拟天线收信号的理论时间差；
[0016]根据所述相对于原点的时间差构建实体阵元阵列流型矩阵；
[0017]根据所述理论时间差构建虚拟阵元阵列流型矩阵；
[0018]根据所述实体阵元阵列流型矩阵和虚拟阵元阵列流型矩阵得到天线阵列信号。
[0019]进一步的，所述对所述天线阵列信号进行拆分，包括：
[0020]对每个实体阵元接收到的信号分别进行采样，形成实体长序列样本；
[0021]对每个虚拟阵元模拟得到的信号分别进行采样，形成模拟长序列样本；
[0022]分别对实体长序列样本和模拟长序列样本进行划分。
[0023]进一步的，所述提取出多段频域窄带数据中相同窄带子带的数据，形成矩阵，包括：
[0024]提取出各段中相同的窄带子带的数据，形成矩阵提取出各段中相同的窄带子带的数据，形成矩阵
[0025]更进一步的，所述根据所述矩阵计算得到每个窄带子带的方向DOA，包括：
[0026]计算矩阵中带信号X(n)的第α个子带窄带信号X
α
(n)的协差矩阵；
[0027]对所述协差矩阵进行分解，得到信号子空间和噪声子空间；
[0028]计算所述协差矩阵的MUSIC算法谱估计；
[0029]根据所述MUSIC算法谱估计计算得到对应的信号DOA。
[0030]另一方面，本专利技术实施例还提供了一种基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向装置，包括：
[0031]扩充模块，用于利用虚拟阵元对实体阵元进行扩充，以得到天线阵列信号；
[0032]拆分模块，用于对所述天线阵列信号进行拆分，以得到多段数字信号；
[0033]变换模块，用于对所述多段数字信号进行傅里叶变换，得到所述多段数字信号对应的频域窄带数据；
[0034]提取模块，用于提取出多段频域窄带数据中相同窄带子带的数据，形成矩阵；
[0035]计算模块，用于根据所述矩阵计算得到每个窄带子带的方向DOA，
[0036]综合统计模块，用于综合统计每个子带窄带信号X^α(n)的信号DOA,形成宽带信号的DOA。
[0037]进一步的，所述扩充模块，用于：
[0038]计算矩阵中带信号X(n)的第α个子带窄带信号X
α
(n)的协差矩阵；
[0039]对所述协差矩阵进行分解，得到信号子空间和噪声子空间；
[0040]计算所述协差矩阵的MUSIC算法谱估计；
[0041]根据所述MUSIC算法谱估计计算得到对应的信号DOA。
[0042]进一步的，所述拆分模块用于：
[0043]对每个实体阵元接收到的信号分别进行采样，形成实体长序列样本；
[0044]对每个虚拟阵元模拟得到的信号分别进行采样，形成模拟长序列样本；
[0045]分别对实体长序列样本和模拟长序列样本进行划分。
[0046]进一步的，所述提取模块用于：
的含义是两个或两个以上。
[0062]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0063]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0064]实施例一
[0065]图1为本专利技术实施例一提供的基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向方法的流程示意图，参见图1，所述基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向方法。包括：
[0066]S110,利用虚拟阵元对实体阵元进行扩充，以得到天线阵列信号。
[0067]在本实施例中，可以将一对收发阵元看作一个VE，VE辐射、接收的波形与收发阵元对相同，VE的位置在收发阵元对的中心相位。虚拟阵元则是对用虚拟的VE。
[0068]在本实施例中，利用虚拟阵元技术对实体阵元做扩充。虚拟阵元可以用于部分阵元缺失的标准阵列的填充，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向方法，其特征在于，包括：利用虚拟阵元对实体阵元进行扩充，以得到天线阵列信号；对所述天线阵列信号进行拆分，以得到多段数字信号；对所述多段数字信号进行傅里叶变换，得到所述多段数字信号对应的频域窄带数据；提取出多段频域窄带数据中相同窄带子带的数据，形成矩阵；根据所述矩阵计算得到每个窄带子带的方向DOA；综合统计每个子带窄带信号X
α
(n)的信号DOA,形成宽带信号的DOA。2.根据权利要求1所述的基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向方法，其特征在于，所述利用虚拟阵元对实体阵元进行扩充，以得到天线阵列信号，包括：计算正常天线接受信号相对于原点的时间差；计算虚拟天线收信号的理论时间差；根据所述相对于原点的时间差构建实体阵元阵列流型矩阵；根据所述理论时间差构建虚拟阵元阵列流型矩阵；根据所述实体阵元阵列流型矩阵和虚拟阵元阵列流型矩阵得到天线阵列信号。3.根据权利要求1所述的基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向方法，其特征在于，所述对所述天线阵列信号进行拆分，包括：对每个实体阵元接收到的信号分别进行采样，形成实体长序列样本；对每个虚拟阵元模拟得到的信号分别进行采样，形成模拟长序列样本；分别对实体长序列样本和模拟长序列样本进行划分。4.根据权利要求1所述的基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向方法，其特征在于，所述提取出多段频域窄带数据中相同窄带子带的数据，形成矩阵，包括：提取出各段中相同的窄带子带的数据，形成矩阵提取出各段中相同的窄带子带的数据，形成矩阵5.根据权利要求1所述的基于虚拟阵元的宽带信号超分辨测向方法，其特征在于，所述根据所述矩阵计算得到每个窄带子带的方向DOA，包括：计算矩阵中带信号X(n)的第α个子带窄带信号X
α
(n)的协差矩阵；对所述协差矩阵进行分解，得到信号子空间和噪声子空间；计算所述协差矩阵的MUSIC算法谱估计；根据所述MUSIC算法谱...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏玉婷，曹晓冬，何海星，王立玢，王晗，林桐，郭萌，杨磊，
申请(专利权)人：天津光电通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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