[發明專利]基于交叉偶極子陣列的非圓信號定位快速估計方法及裝置

有效

• 申請號: 201910144132.4
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109738857B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 王伶;夏繼鋼;張林讓;謝堅;湯湘偉;閆雙山;王峽州;陶明亮;汪躍先;張兆林;粟嘉;邢自健;韓闖;劉龍;宮延云;楊欣
• 申請（專利權）人: 中電科技揚州寶軍電子有限公司
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 黃啟兵

本發明屬于陣列信號測向技術領域，具體涉及一種基于交叉偶極子陣列的非圓信號定位快速估計方法及裝置。本發明的有益效果是：本發明通過將角度、距離信息估計降維的方法，極大的減少了計算量，節省了計算時間，保證了信息的同步。本發明通過利用輔助公式先消掉距離參數，一維搜索空間譜估計角度信息，然后代入已求出的角度信息去求解距離信息，在節省了計算量的同時又保證了目標信息的正確性，有效的提高的目標信號估計的準確性。

技術領域

本發明屬于陣列信號測向技術領域，具體涉及一種基于交叉偶極子陣列的非圓信號定位快速估計方法及裝置。

背景技術

利用陣列信號處理技術，實現多目標源信號參數估計，引起廣泛關注。很多現存空間譜估計算法，例如MUSIC和ESPRIT算法，都是基于遠場信號的前提假設。如果源信號移動到近場，此時電磁波波前不再能被視作平面波，而是看做球面波，對源信號的定位也應轉化到對角度和距離的估計。傳統的陣列是非極化或者單極化天線，對電磁波的極化特性不能完全接收。而極化天線在無線通信和雷達等應用中，比非極化天線在極化信息接收方面有更大優勢。完全極化電磁波有穩定的極化狀態，但在雷達等運用中，部分極化的信號也經常出現。與完全極化情況不同，部分極化信號的極化狀態是時變的。

近年來，非圓信號，比如在通信系統中廣泛使用的PAM和BPSK，對其測向引起了廣泛關注。信號的非圓特性是指信號的統計特性不具有旋轉不變性，在陣列信號處理問題中，即相當于信號的偽協方差矩陣不為零。在對信號波達方向(Direction Of Arrival，DOA)的估計問題中，合理地利用信號的非圓特性可以提高對DOA的估計性能。

自1998年J.Galy首次將非圓信號概念用于空間譜估計領域，提出了利用信號非圓特征的NC-MUSIC(Non-circular Multiple Signal Classification)方法以來，已有眾多國內外學者針對NC-MUSIC進行了改進。然而多存在運算復雜度高、估計精度低的問題，本發明通過利用信號的極化以及非圓信息，解決以上問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種基于交叉偶極子陣列的非圓信號定位快速估計方法及裝置，利用MUSIC的信號子空間算法，將角度和距離的聯合二維搜算轉換為兩次一維譜峰搜索，從而降低運算復雜度，利用了信號的極化以及非圓信息，提高了估計精度。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于交叉偶極子陣列的非圓信號定位快速估計方法，具體包括以下步驟：

步驟一：各陣元天線接收目標信號，經過下變頻后得到中頻模擬信號，再對中頻模擬信號進行1024點A/D采樣，得到十路數字實信號；

步驟二：將步驟一中的數字實信號進行正交下變頻、數字濾波，得到濾除噪聲信號的數字復信號；

步驟三：將步驟二中的數字復信號進行FFT變換，得到校正系數，各路信號通過校正系數進行補償，消除誤差，從而得到幅度相位一致性信號；

步驟四：計算幅相誤差校正后的協方差矩陣數據R_10*10，并對其進行進一步的一維角度解算，消去距離參數，僅留下角度參數的估計；

步驟五：利用空間譜估計算法，對步驟四的角度進行譜峰搜索，得到準確方位角信息；再將剛解算出的角度信息代入，由空間譜估計算法進行一維距離估算，求解出距離信息，完成目標信號的DOA信息估計；

所述步驟一具體為：針對2M+1個線性均勻對稱分布的陣列，陣元編號l從左至右依次從-M至M排序，對每一個交叉偶極子天線陣列依次進行深度為T的采樣，得到十路數字實信號z_l(t)

其中，z_x,l(t)表示交叉偶極子在X極化方向接收的信號，z_y,l(t)表示交叉偶極子在Y極化方向接收的信號。