【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线电监测，更具体地说，它涉及通过单通道设备实现空间谱测向的方法。
技术介绍
1、阵列信号处理是将多个传感器按一定方式布置在空间不同位置，利用传感器阵列组对空间信号场进行多点采样和处理。空间谱算法是阵列信号处理的一个主要实现方向，其主要目的是估计信源的空域参数并获得信号在空间各方向上的能量分布。若希望利用空间谱算法进行测向，通常需要获取各阵元的接收信号间的协方差矩阵，然后再由传统的空间谱算法(如music算法)获取测向结果。若需在阵元数大于通道数的射频设备上获取协方差矩阵，则通常需要利用时间片轮换方式，在不同的时间片获取协方差矩阵的不同元素；对多个时间片，采用拼接的方式获取完整的协方差矩阵。
2、对于单通道射频设备而言，由于不能保证在同一时间片对至少两个传感器天线阵元的阵列信号进行同时接收，导致采用上述应用于多通道射频设备的方法不能有效地在单通道射频设备上获取协方差矩阵。为了克服这一问题，本专利技术提出了一种通过单通道设备实现空间谱测向的方法，能较准确的获得信号的协方差矩阵，并实现信号的测向。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种通过单通道设备实现空间谱测向的方法，本专利技术以单通道设备利用轮换时间片方式获取经过移相合成的原始iq数据；然后，利用对各时间片的原始iq数据所对应的频谱特征，分别计算出天线阵列在各频点的幅值与相位响应，从而生成协方差矩阵，在此基础上可基于传统空间谱算法(如music算法)对多个同频信号获得测向结果，本专利技术可以很大程度
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、本专利技术提供了一种通过单通道设备实现空间谱测向的方法，所述单通道设备包括依次连接的n元均匀园阵、(n-1)选1电子开关、移相器、4选1电子开关、合路器、单通道接收机和计算机设备，方法包括：
4、采用时间片轮换的方式对(n-1)×4个时间片的原始iq数据进行采集，n为阵元数；
5、对各个时间片的原始iq数据进行频域变换，计算出天线n在频点k处的幅值和在频点k处天线n和天线1的相位差；其中n是大于1的正整数；
6、根据幅值和相位差，计算出各个频点处的阵列流型；
7、根据各个频点处的阵列流型计算出协方差矩阵；
8、在计算机设备上调用空间谱算法估算协方差矩阵，获得测向结果。
9、在一种实现方式中，对各个时间片的原始iq数据流进行频域变换，计算出天线n在频点k处的幅值和在频点k处天线n和第天线1的相位差，具体为：
10、在移相器的档位为i的情况下，对于由天线1和天线n经过移相器与合路器进行连接的时间片采集的原始iq数据，经过频域变换以后，获得第k个频点的值，标记为其中，移相器的档位i＝1、2、3、4分别表示移相0°、90°、180°、270°；
11、根据第k个频点的值，按照方程组求解出a1,k、an,k和θn,k；其中方程组为：
12、其中，a1,k表示天线1在频点k处的幅值，an,k表示天线n在频点k处的幅值，θn,k表示在频点k处天线n和天线1的相位差。
13、在一种实现方式中，根据幅值和相位差，计算出各个频点处的阵列流型计算式为：其中，a1,k表示天线1在频点k处的幅值，a2,k表示天线2在频点k处的幅值，a3,k表示天线3在频点k处的幅值，an,k表示天线n在频点k处的幅值，θn,k表示在频点k处天线n和天线1的相位差，j为虚数单位，e为自然对数的底数，xk表示频点k处的阵列流型。
14、在一种实现方式中，计算协方差矩阵的计算式为：其中，m表示频点总数，(xk)*表示(xk)的共轭转置，xk表示频点k处的阵列流型。
15、在一种实现方式中，所述空间谱算法包括以下任一种：music算法、esprit算法。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术以单通道设备利用轮换时间片方式获取经过移相合成的原始iq数据；然后，利用对各时间片的原始iq数据所对应的频谱特征，分别计算出天线阵列在各频点的幅值与相位响应，从而生成协方差矩阵，在此基础上可基于传统空间谱算法(如music算法)对多个同频信号获得测向结果。本专利技术的优点在于，可以很大程度地减少空间谱设备的成本、体积和重量，无需通道校正，实现对同频信号的测向。
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1.一种通过单通道设备实现空间谱测向的方法，其特征在于，所述单通道设备包括依次连接的N元均匀园阵、(N-1)选1电子开关、移相器、4选1电子开关、合路器、单通道接收机和计算机设备，方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种通过单通道设备实现空间谱测向的方法，其特征在于，对各个时间片的原始IQ数据流进行频域变换，计算出天线n在频点K处的幅值和在频点K处天线n和第天线1的相位差，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种通过单通道设备实现空间谱测向的方法，其特征在于，根据幅值和相位差，计算出各个频点处的阵列流型计算式为：其中，A1,K表示天线1在频点K处的幅值，A2,K表示天线2在频点K处的幅值，A3,K表示天线3在频点K处的幅值，AN,K表示天线N在频点K处的幅值，θn,K表示在频点K处天线n和天线1的相位差，j为虚数单位，e为自然对数的底数，XK表示频点K处的阵列流型。
4.根据权利要求1所述的一种通过单通道设备实现空间谱测向的方法，其特征在于，计算协方差矩阵的计算式为：其中，M表示频点总数，(XK)*表示(XK)的共轭转置，XK表示频点K处的阵列流
5.根据权利要求1所述的一种通过单通道设备实现空间谱测向的方法，其特征在于，所述空间谱算法包括以下任一种：MUSIC算法、ESPRIT算法。
...【技术特征摘要】
1.一种通过单通道设备实现空间谱测向的方法，其特征在于，所述单通道设备包括依次连接的n元均匀园阵、(n-1)选1电子开关、移相器、4选1电子开关、合路器、单通道接收机和计算机设备，方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种通过单通道设备实现空间谱测向的方法，其特征在于，对各个时间片的原始iq数据流进行频域变换，计算出天线n在频点k处的幅值和在频点k处天线n和第天线1的相位差，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种通过单通道设备实现空间谱测向的方法，其特征在于，根据幅值和相位差，计算出各个频点处的阵列流型计算式为：其中，a1,k表示天线1在频点k处的...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐柯，陈曾，焦贺贺，
申请(专利权)人：成都华日通讯技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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