[發明專利]干擾環境下天線陣列方向向量的測定方法

有效

• 申請號: 201210590606.6
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103017728A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 萬群;徐保根;萬義和;湯四龍;殷吉昊;龔輝;丁學科;周志平
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;同方電子科技有限公司
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 詹福五

技術領域

本發明屬于電子信息技術領域中的天線陣列方向向量的測定方法，特別是一種在干擾環境下的天線陣列方向向量的測定方法。

背景技術

隨著對空域信號的檢測和參數估計要求越來越高，作為空域處理主要手段的天線陣列信號處理已廣泛應用于電子偵察、雷達、通信、聲納、地震、射電天文等諸多領域。天線陣列具有信號增益高、波束控制靈活、空間分辨力高等突出優點，多年以來不斷受到國內外研究者關注。然而，無論是二戰后期的波束掃描天線陣列，還是當今的數字天線陣列或移動通信領域的智能天線陣列，天線陣列的誤差總是無處不在的，導致天線陣列的方向向量與采用理論的解析公式計算的結果差異很大。每一個方向都對應一個不同的天線陣列方向向量，現有的高分辨測向技術均要求天線陣列方向向量是事先準確已知的，當已知的天線陣列方向向量與實際的天線陣列方向向量之間存在較大誤差時，不可避免的會導致天線陣列的測向性能嚴重下降。因此，獲取準確的天線陣列方向向量一直是天線陣列信號處理領域的研究熱點和難點，是能否發揮天線陣列信號處理諸多優勢的前提，也是制約著天線陣列信號處理技術能否實用化的關鍵因素之一。

現有的天線陣列方向向量測定方法是首先將方向離散化，然后將測試用信號源放在一個離散的方向上發射信號，天線陣列通過多次接收該信號來確定天線陣列的接收信號向量的平均值，并將該天線陣列接收信號向量的平均值作為天線陣列方向向量。但是，采用這種天線陣列方向向量測定方法的前提是假定工作環境中不存在干擾信號，否則，在天線陣列通過接收信號來確定天線陣列的接收信號向量時，天線陣列的接收信號向量中不僅包含放在設定的一個離散的方向上的測試用信號源的發射信號，還包含來自其它的方向的干擾信號，而且干擾信號的方向是事先未知的。此時，若仍將采用該方法所測得的天線陣列方向向量作為此時該天線陣列的接收信號向量，其結果必將造成所得天線陣列方向向量與實際的天線陣列方向向量之間存在較大的誤差，從而導致天線陣列的測向性能嚴重下降等缺陷。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術存在的問題，研究開發一種干擾環境下天線陣列方向向量的測定方法，以從測量到的含干擾信號的天線陣列接收信號向量中剔除其干擾信號、恢復測試用信號源發射信號的方向所對應陣列天線的方向向量，進而為天線陣列的測向提供準確的參數等目的。

本發明的解決方案是在背景技術的天線陣列接收信號向量樣本的表示基礎上，針對天線陣列的接收信號向量與測試用信號源發射的信號方向所對應的陣列天線方向向量之間的一一對應關系被干擾信號破壞的問題，采用天線陣列的接收信號向量的樣本自相關矩陣的噪聲子空間、信號子空間、關聯噪聲子空間矩陣、關聯信號子空間矩陣以及方向向量的第一個元素等于1等約束關系，實現從受到干擾的天線陣列的接收信號向量中恢復測試用信號源發射的信號方向所對應的陣列天線方向向量。

本發明采用的天線陣列的接收信號向量的樣本通常表示為：

x(t,θ_k)=a(θ_k)s₁(t)+a(θ_k+η)s₂(t)+v(t)

其中x(t,θ_k)為天線陣列的接收信號向量，向量維數等于天線陣列的天線個數M，t為采樣時刻，s₁(t)、s₂(t)和v(t)分別為測試用信號源的發射信號、干擾信號和天線陣列的接收機噪聲向量，θ_k為測試用信號源相對于天線陣列的方向，即需測定天線陣列方向向量的離散方向，k＝1,2,…,K，K為需要測定的天線陣列方向向量對應離散方向的個數，η為干擾信號的方向與測試用信號源的方向之間的角度差，a(θ_k)、和a(θ_k+η)分別為測試用信號源的方向θ_k對應的天線陣列方向向量和干擾信號的方向θ_k+η對應的天線陣列方向向量。

由于測試用信號源的方向θ_k對應的天線陣列方向向量a(θ_k)與測試用信號源的發射信號s₁(t)是相乘在一起的，為避免幅度模糊，不失一般性，都假設a(θ_k)的第一個元素等于1。