[發明專利]欠采樣的多陣列協同測頻與直接定位方法

有效

• 申請號: 201710331105.9
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107171748B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 萬群;孫奕髦;徐保根;湯四龍;萬義和;劉長明;丁學科
• 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: H04B17/30
• 分類號: H04B17/30;H04B17/382
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發明屬于電子信息技術領域，尤其涉及一種利用欠采樣的多個陣列接收信號向量從混疊的頻譜中測定目標信號的頻率并對目標信號進行直接定位的方法。一種欠采樣的多陣列協同測頻與直接定位方法：首先進行初始化，然后由每個陣列的L幀、每幀連續N個采樣的接收信號向量，確定陣列接收信號向量的樣本自相關矩陣，并確定陣列的信號子空間，其次，利用所有陣列的信號子空間，確定位置網格點集合和頻率網格點集合中位置網格點和每個頻率網格點對應的空頻譜的數值，最后，確定空間譜的最大值對應的位置網格點和頻率網格點為目標信號的位置和頻率。本發明利用多個陣列接收信號向量，在采樣率低于奈奎斯特采樣率的均勻采樣情況下，不僅可快速的從混疊的頻譜中恢復目標信號的頻率，同時還可以對目標信號進行直接定位。

技術領域

本發明屬于電子信息技術領域，尤其涉及一種利用欠采樣的多個陣列接收信號向量從混疊的頻譜中測定目標信號的頻率并對目標信號進行直接定位的方法。

背景技術

當前數字信號處理對寬帶接收機數字化的要求使模數轉換器的負擔越來越重：隨著所需采樣率的提高，模數轉換器和數字信號處理芯片的速度和性能都遇到了瓶頸，設計和制造變得越來越困難且價格昂貴。采用欠采樣技術雖然能降低對模數轉換器和數字信號處理芯片的速度要求，但隨之而來的是由于頻譜混疊效應而產生的頻率估計模糊。現有公開的寬帶頻譜檢測技術的發明專利主要基于壓縮感知，例如：專利號為CN200910023639.0的發明專利公開了一種“基于并行壓縮感知的寬帶認知無線電頻譜檢測方法”，包括接收信號的壓縮感知、信號的恢復、對重構的頻域信號小波變換、計算原始信號與接收信號的均方誤差并得到各子帶頻率的估計。該發明不僅可降低噪聲和采樣點隨機性的影響，還能提高正確檢測概率。但是基于壓縮感知框架需要對信號隨機采樣，且信號波形恢復過程需要較大運算量，不利于工程實現。

現有的寬帶頻譜檢測方法除了公開專利中采用的基于稀疏采樣的壓縮感知方法，學術論文中公開的還有頻域能量檢測法、濾波器組法、小波變換法、多子帶聯合檢測法等，但這些方法均要求信號的采樣系統為傳統的奈奎斯特采樣。而且，無論是基于稀疏采樣的壓縮感知方法，還是基于傳統奈奎斯特采樣的方法，都沒有利用到多個陣列接收信號與目標信號位置之間的約束關系。通過多個陣列接收到目標信號，在采樣率低于奈奎斯特采樣率的均勻采樣情況下，實現寬帶頻譜測定并能夠同時估計目標信號位置的方法尚未有發明專利公開。

發明內容

本發明的目的在于針對背景技術中的欠采樣要求隨機采樣因而對均勻采樣不適用、且無法同時對目標信號直接定位的不足，利用多個陣列接收到的目標信號，在采樣率低于奈奎斯特采樣率的均勻采樣情況下，從混疊的頻譜中測定目標信號的頻率，并同時對目標信號進行直接定位。

本發明的技術方案是：首先進行初始化，確定陣列數(M)、每個陣列的位置坐標、每個天線陣列的陣元數(P)、每個陣元的信號接收機掃頻帶寬(B)、對接收信號進行模數轉換的采樣率(fs)、目標信號個數(G)及其在欠采樣后混疊的頻譜上的頻率，以及位置網格點集合和頻率網格點集合；然后由每個陣列的L幀、每幀連續N個采樣的接收信號向量，確定陣列接收信號向量的樣本自相關矩陣，并確定陣列的信號子空間；其次，利用所有陣列的信號子空間，確定位置網格點集合和頻率網格點集合中位置網格點和每個頻率網格點對應的空頻譜的數值；最后，確定空間譜的最大值對應的位置網格點和頻率網格點為目標信號的位置和頻率。

欠采樣的多陣列協同測頻與直接定位方法，具體步驟如下：

S1、初始化，

確定陣列數M和每個天線陣列的陣元數目P，

確定每個陣列的位置坐標表示實數域；

確定每個陣元的信號接收機是以掃頻方式工作的，每次的掃頻帶寬為B，確定對接收信號進行模數轉換的采樣率為f_s，

確定目標信號個數G，

確定每一個目標信號在采樣后頻譜上的頻率f_g，