多个信号方向未知的天线阵列方向向量的测定方法技术

该发明专利技术属于电子信息领域中的天线阵列方向向量的测定方法，包括：初始化处理，确定中心对称天线阵列接收信号向量和虚拟向量的样本自相关矩阵，确定样本自相关矩阵的噪声子空间及阵列方向向量的。该发明专利技术首先利用天线阵列的中心对称特性由接收信号向量生成虚拟向量，再利用信号的非圆特性建立接收信号向量和虚拟向量确定的样本自相关矩阵的噪声子空间与非圆信号的天线阵列方向向量之间的正交关系，由此利用样本自相关矩阵的噪声子空间估计天线阵列的方向向量。从而具有可有效测定多个非圆信号的中心对称天线阵列方向向量，测得的天线阵列方向向量与实际的方向向量之间的误差小、相似度高，在测定过程中方向相邻的信号之间的相互影响小等特点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】该专利技术属于电子信息领域中的天线阵列方向向量的测定方法，包括：初始化处理，确定中心对称天线阵列接收信号向量和虚拟向量的样本自相关矩阵，确定样本自相关矩阵的噪声子空间及阵列方向向量的。该专利技术首先利用天线阵列的中心对称特性由接收信号向量生成虚拟向量，再利用信号的非圆特性建立接收信号向量和虚拟向量确定的样本自相关矩阵的噪声子空间与非圆信号的天线阵列方向向量之间的正交关系，由此利用样本自相关矩阵的噪声子空间估计天线阵列的方向向量。从而具有可有效测定多个非圆信号的中心对称天线阵列方向向量，测得的天线阵列方向向量与实际的方向向量之间的误差小、相似度高，在测定过程中方向相邻的信号之间的相互影响小等特点。【专利说明】
本专利技术属于电子信息
中的天线阵列方向向量的测定方法，特别是一种多个信号同时存在、而且信号方向未知的情况下，利用天线阵列的中心对称特性和信号的非圆特性测定各信号的天线阵列方向向量的方法。
技术介绍
利用天线阵列接收信号进行信息获取与探测的技术已广泛应用于现代电子侦察、雷达、通信、声纳、地震、射电天文等诸多领域。方向向量是天线阵列接收信号时与信号来波方向对应的天线阵列响应向量，测定天线阵列的方向向量是进行波达方向估计、波束形成等天线阵列接收信号处理的重要前提。现有的天线阵列信号处理的理论模型能够给出天线阵列的方向向量与信号来波方向之间的一一对应关系，因此，在给定信号来波方向的情况下，可以依据理论模型确定对应的天线阵列的方向向量。当只存在一个信号时，将天线阵列中所有天线的接收信号构成的向量作为天线阵列接收信号向量，可以在信号来波方向未知的情况下可以将天线阵列接收信号向量作为该方向对应的天线阵列的方向向量。但是，在实际应用中，天线阵列的接收信号是多个信号的不同方向的天线阵列方向向量的线性叠加，而且不同信号的来波方向是未知的，因此，不能将天线阵列中所有天线的接收信号构成的天线阵列接收信号向量作为任何一个方向对应的天线阵列的方向向量；而要对接收信号是多个信号、且各信号的来波方向是未知的天线阵列方向向量的测定，进而对波达方向估计、波束形成等天线阵列接收信号处理时，就需要进行多信号的分辨和联合处理，因而存在计算量大的问题。在《现代数字信号处理及其应用》(清华大学出版社2009年5月版，作者:何子述，夏威)一书P360-368第9.5和9，6节中，公开了一种基于阵列结构的盲波束形成方法和一种基于信号恒模特性的盲波束形方法，该方法可以在多个信号来波方向未知的情况下，通过多信号分辨和联合处理，实现多信号的天线阵列方向向量的测定；但是前者仅适用于均匀线阵，不适用于均匀圆阵；后者则存在以上所述的涉及联合对角化或子空间拟合处理的计算量大且复杂的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
存在的问题，研究开发一种，利用天线阵列的中心对称特性和信号的非圆特性，以实现有效测定各信号的天线阵列方向向量、且所测得的天线阵列方向向量与实际的天线阵列方向向量之间的误差小、相似度高，在测定过程中方向相邻的信号之间的相互影响小；进而为波达方向估计、波束形成等天线阵列接收信号处理提供准确的方向向量等目的。本专利技术的解决方案是首先利用天线阵列的中心对称特性由天线阵列接收信号向量生成虚拟向量，再利用信号的非圆特性建立天线阵列接收信号向量和虚拟向量确定的样本自相关矩阵的噪声子空间与非圆信号的天线阵列的方向向量之间的正交关系，由此利用样本自相关矩阵的噪声子空间估计天线阵列的方向向量，从而实现其专利技术目的。因而本专利技术方法包括:步骤1.初始化处理:将中心对称天线阵列的天线数，天线阵列接收信号向量的个数初始化存入内存；步骤2.确定中心对称天线阵列接收信号向量和虚拟向量的样本自相关矩阵:首先采用I/Q双通道接收方法或希尔伯特变换方法对各采样时刻所得信号进行处理以确定天线阵列接收信号向量，再将所得天线阵列接收信号向量生成虚拟向量，然后通过天线阵列接收信号向量及其所生成的虚拟向量共同建立天线阵列的接收信号向量和虚拟向量的样本自相关矩阵；步骤3.确定样本自相关矩阵的噪声子空间:对步骤2所得样本自相关矩阵进行奇异值分解，进而确定样本自相关矩阵的噪声子空间；步骤4:确定阵列方向向量:利用步骤3确定的样本自相关矩阵的噪声子空间与非圆信号的方向对应的天线阵列方向向量之间的正交关系，从样本自相关矩阵的噪声子空间中确定天线阵列方向向量。在步骤2中所述天线阵列接收信号向量的样本表示为:x(t) = T其中:X(t)为天线阵列接收信号向量，向量维数等于天线阵列的天线个数M，t为采样时刻，Xm (t)表示天线阵列的接收信号向量X(t)的第m个元素,m=l，2，*..,Μ, t=l, 2，…，P，P表示与采样时刻所对应的天线阵列接收信号向量的个数，[]τ表示矩阵或向量的转置。在步骤2中所述由天线阵列接收信号向量生成虚拟向量为:y(t) = H其中y(t)表示由天线阵列接收信号向量x(t)生成的虚拟向量，xm (t)表示天线阵列的接收信号向量x(t)的第m个元素，m=l，2，...，M，M为天线阵列的天线个数，[]H表示矩阵或向量的共轭转置。在步骤2中所述建立天线阵列的接收信号向量和虚拟向量的样本自相关矩阵为:【权利要求】1.，包括: 步骤1.初始化处理:将中心对称天线阵列的天线数，天线阵列接收信号向量的个数初始化存入内存； 步骤2.确定中心对称天线阵列接收信号向量和虚拟向量的样本自相关矩阵:首先采用I/Q双通道接收方法或希尔伯特变换方法对各采样时刻所得信号进行处理以确定天线阵列接收信号向量，再将所得天线阵列接收信号向量生成虚拟向量，然后通过天线阵列接收信号向量及其所生成的虚拟向量共同建立天线阵列的接收信号向量和虚拟向量的样本自相关矩阵； 步骤3.确定样本自相关矩阵的噪声子空间:对步骤2所得样本自相关矩阵进行奇异值分解，进而确定样本自相关矩阵的噪声子空间； 步骤4:确定阵列方向向量:利用步骤3确定的样本自相关矩阵的噪声子空间与非圆信号的方向对应的天线阵列方向向量之间的正交关系，从样本自相关矩阵的噪声子空间中确定天线阵列方向向量。2.按权利要求1所述，其特征在于在步骤2中所述天线阵列接收信号向量的样本表示为:X (t) = Lx1 (t) X2 ⑴...xM(t)]T 其中:X(t)为天线阵列接收信号向量，向量维数等于天线阵列的天线个数M，t为采样时亥lj, xm⑴表示天线阵列的接收信号向量X⑴的第m个元素，m=l, 2，…，M, t=l, 2，…，P,P表示与采样时刻所对应的天线阵列接收信号向量的个数，[]τ表示矩阵或向量的转置。3.按权利要求1所述，其特征在于在步骤2中所述由天线阵列接收信号向量生成虚拟向量为: y (t) _ 11表示矩阵或向量的共轭转置。4.按权利要求1所述，其特征在于在步骤2中所述建立天线阵列的接收信号向量和虚拟向量的样本自相关矩阵为: 5.按权利要求1所述，其特征在于在步骤3中所述对样本自相关矩阵进行奇异值分解，样本自相关矩阵的奇异值分解为: R=U A Uh 其中:矩阵Λ是对角矩阵，对角向上的元素分别对应样本自相关矩阵R的奇异值，按降序排列即X1S λ2>λ3≥…≥λΜ、Μ为天线阵列的天线个数，矩阵U本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐保根，万群，万义和，汤四龙，丛迅超，龚辉，丁学科，周志平，
申请(专利权)人：电子科技大学，同方电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：