[發明專利]多徑效應下的多組寬帶相干信號波達方向估計方法

在審

• 申請號: 201810977535.2
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109239645A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 王蘭美;李靜玲;王桂寶;廖桂生;孫長征
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;陜西理工大學
• 主分類號: G01S1/08
• 分類號: G01S1/08;H04L27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

多徑效應下的寬帶相干信號波達方向估計方法，利用均勻線陣接收由D組相干信號構成的K個寬帶、遠場相干信號，通過離散傅里葉變換將寬帶相干信號分成多個窄帶相干信號，每個窄帶下的信號數據協方差矩陣特征分解，得到D個大特征對應的特征矢量，通過矩陣重構的方式構造D個特征矢量對應的數據矩陣，D個數據矩陣構成總的數據矩陣，通過總的數據矩陣奇異值分解得到信號子空間和噪聲子空間，利用噪聲子空間構造零譜，通過J個頻帶下的總的譜峰搜索得到到達角的估計結果，本發明方法通過離散傅里葉變換得到多個窄帶相干信號，然后利用窄帶信號的解相干措施進行解相干處理，本發明方法簡單易于工程實現，有效解決了多組相干信號的波達方向估計難題。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，尤其涉及一種多徑效應下的寬帶相干信號波達方向估計方法。

背景技術

多徑干擾是無線電傳輸過程中普遍存在的問題，無線電信號從發射天線經過多個路徑抵達接收天線的傳播現象就是多徑現象，大氣層對電波的散射、電離層對電波的反射和折射，以及山巒、建筑等地表物體對電波的反射都會造成多徑干擾，多徑的存在導致信號的衰落和相移，通過較長的路徑到達接收天線的信號分量比以較短路徑到達天線的信號時間上要晚，會產生更大的相移和信號衰落。多徑干擾導致入射信號變成相干信號，多徑相干信號不同于一般的相干信號，一般的相干信號數據協方差矩陣特征分解時只有一個大特征值，是一組相干信號，而多徑干擾是多組相干信號，數據協方差矩陣特征分解時有多組相干信號，Toeplitz矩陣重構解相干算法適用于多組相干信號的情況。多徑干擾會導致信號分組出現，一個信源在多徑傳播過程中所生成的所有相關信號為一組，協方差矩陣的較大特征值個數等同于入射信號個數，多徑相干到達角估計不同于非相干信號到達角估計，也不同于一般的相干信號協方差矩陣只有一個較大特征值到達角估計，這導致原來的解相干算法不能直接處理多徑相干信號，必須找到一種適合多徑相干信號特點的解相干方法，這對解相干算法提出了新的要求。本發明通過傅里葉變換將寬帶信號分成多個窄帶信號，對每一頻點下的信號數據協方差矩陣進行特征分解，利用大特征值將多組多徑信號分開，每一個大特征值對應的特征矢量為一組相干信號，利用矩陣重構的方式對每一組相干信號進行解相干處理，從而可以解決多徑寬帶相干信號的到達角估計問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以有效解決寬帶非相干源因多徑效應而導致的多組相干信號的波達方向估計問題。

為了實現上述目的，本發明采取如下的技術解決方案：

多徑效應下的多組寬帶相干源波達方向估計方法，陣列接收K個由D組相干信號構成的遠場寬帶信號，接收陣列由M個均勻布置于x軸上的陣元構成，所述陣元為普通的全向天線，陣元間隔小于或者等于入射信號最小波長的一半；

多徑效應下的多組寬帶相干信號波達方向估計方法的步驟如下：

步驟一、利用M個標量陣元構成的均勻線陣作為接收陣列，接收K個由D組相干信號構成的寬帶相干信號，陣列N次快拍數據構成接收信號數據矩陣X＝[X₁，X₂，…，X_N]；

步驟二、N次快拍數據均勻分為J段，每段有L次快拍數據，對分段數據進行離散傅里葉變換得到J個頻點下的數據矩陣，并計算各個頻點對應的數據協方差矩陣

接收信號數據矩陣X＝[X₁，X₂，…，X_N]進行離散傅里葉變換得到J個頻點下的數據矩陣為J個頻率點對應的數據矩陣，其中利用頻率域的L次采樣數據計算各個頻點下的數據協方差矩陣其中，

步驟三、對進行特征分解，得到D個較大特征值對應的特征矢量，利用D個特征矢量構造D個數據矩陣，D個數據構成一個總的數據矩陣，該數據矩陣是滿秩矩陣，從而完成解相干；