[發明專利]一種基于信號到達方向的室內非法信號源定位系統及方法

有效

• 申請號: 201810732615.1
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN109031193B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 陳章;施偉;周強;劉斌;柳永祥;吳昊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

1.一種基于信號到達方向的室內非法信號源定位系統，其特征在于，包括多通道寬頻段信號接收機、孔徑自適應調節單元、均勻線性陣列天線和信號處理單元，其中：

頻譜檢測階段各部件功能如下：

多通道寬頻段信號接收機，對指定頻段進行并行頻率掃描偵查，并將接收數據發送至信號處理單元；

信號處理單元，分析各通道的接收信號，將超過強度閾值和時長閾值的信號判定為可疑信號；記錄可疑信號的中心頻率值，并發送至孔徑自適應調節單元和多通道寬頻段信號接收機；

信號源定位階段各部件功能如下：

多通道寬頻段信號接收機，對指定頻段進行并行頻率掃描偵查，將超過強度閾值和時長閾值的信號判定為可疑信號，接收機的本振頻率鎖定可疑信號頻率；

孔徑自適應調節單元，根據可疑信號的半波長調整均勻線性陣列天線陣元的間距，實現陣列天線最優信號分辨率；

信號處理單元，采用具有去相干能力的超分辨率到達角算法估計陣列信號的方向角空間譜；根據直達路徑識別算法在方向角空間譜中找到直達路徑的位置；改變測試點位置，重復測量和估計過程，通過交叉定位得到非法信號源的位置；

所述直達路徑識別算法，具體如下：

(1)設均勻線性陣列天線的陣元數為N，傳播環境中強多徑信號數量為K，設K＜N；在靜態判定過程中，在一段連續的時間Δt內，接收M組快拍數為v的陣列數據，得到M組DOA估計值以及對應的信號功率估計值：

(2)從上式中選出K個出現次數最多且角度間隔5°以上的估計值構成集合C＝{θ₁，θ₂，...，θ_K}；

(3)以上一步得到K個估計值為中心，設置半徑值S，將C中各中心點鄰域[θ_i-S，θ_i+S]，i∈[1，K]內的所有估計方位值分為一類；

(4)計算各類的0范數、均值、標準差以及估計信號功率p_i的標準差ζ_i組成類別特征向量得到新的特征向量集合

(5)根據各類的0范數、方位角標準差以及信號功率標準差這些特征分別構造分類器h_t(C’)；通過集成各分類器的輸出結果，得到一組分類集合H(C’)：

其中，分類器h₁的輸出結果是0范數最大的一個或多個類別的序號，為了保證分類結果有意義，輸出結果c_j必須滿足約束條件：所以h₁的輸出結果有可能為“空”；分類器h₂的輸出結果是方位角標準差最小的一個或多個類別的序號；分類器h₃的輸出結果是信號功率標準差最小的一個或多個類別的序號；

(6)采用絕對多數投票法從集合H中選出直達路徑對應的類別序號：

(7)若在上一步中沒有判斷出直達路徑，則開始動態輔助判定模式：陣列天線沿徑向緩慢勻速運動一段距離，并提取過程中Δt時間內的DOA估計值，重復步驟(1)～(6)。