[發明專利]一種時間調制陣列非圓信號測向方法

在審

• 申請號: 202211201661.1
• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115575886A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 汪躍先;殷永泰;王伶;韓闖;宮延云;陶明亮;謝堅;張兆林;楊欣;粟嘉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14;G06F17/14;G06F17/16
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

1.一種時間調制陣列非圓信號測向方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：建立非圓信號下的時間調制陣列接收信號模型；

步驟2：針對時間調制引起的非均勻噪聲問題，通過對時間調制序列的理論分析，對噪聲進行預白化處理；

步驟3：將信號協方差矩陣與信號共軛協方差矩陣在雙四元數的多維域進行數據組合，利用信號子空間的正交性構造測向適應度函數；

步驟4：對測向適應度函數進行數值分析，實現信號來向參數與非圓相位參數的解耦，在分析得到的測向適應度函數的理論下界指導下，構造得到利用時間調制陣列的基于雙四元數的非圓信號DOA估計器。

2.根據權利要求1所述的一種時間調制陣列非圓信號測向方法，其特征在于其特征在于：步驟1所述的非圓信號下的時間調制陣列接收信號模型建立過程如下：

假設具有相同載頻f₀的遠場不相關窄帶非圓信號入射到基于時間調制陣列的測向系統中；由于高速射頻開關的影響，通過單刀多擲開關的信號可寫為

其中s_k(t)表示從θ_k方向入射的第k個信號，β和d分別代表波數和陣元間距，n_m(t)是方差為σ²的零均值圓高斯白噪聲，U_m(t)是第m個陣元上的時間調制函數，可以表示為

由于U_m(t)是時間周期的并且滿足Dirichlet條件，因此可以將其分解為傅里葉級數，由其中α_m,q代表傅里葉系數，表示為

其中sinc(x)＝sin(πx)/(πx)；

因此，每個入射信號都會產生無限邊帶信號，其中心頻率在時間調制后位于f₀±qf_p，q＝1,2,...,+∞，由于實際不可能利用無限邊帶，只能使用載波頻率和±Q邊帶，給定復數傅里葉系數和調制信號的表達式，第q階(q＝-Q,…,0,…,+Q)邊帶信號可以表示為

時間調制頻率f_p應滿足f_p≥2B的約束以避免頻率混疊，其中B指的是信號帶寬，然后通過數字帶通濾波器可以方便地分離不同的邊帶信號；通過單通道接收器后，所有邊帶信號都經過下變頻并由ADC相對于時間t進行采樣，可以寫為

為方便起見，上面的表達式可以重寫為矩陣格式，由下式給出

Y＝B^T[AS+N]

其中(·)^T表示轉置運算符，A＝[a(θ₁),a(θ₂),...,a(θ_K)]是陣列流形矩陣，其中表示來自不同方向的入射信號的導向向量；Y＝[y_-Q,y_-Q+1,…,y_Q]^T是每個邊帶組成的接收信號矩陣信號，S＝[s₁,s₂,...,s_K]^T表示來自不同來源的入射信號，N＝[n₁,n₂,...,n_M]^T是噪聲協方差矩陣；由傅里葉系數α_m,q組成，稱為時間調制矩陣；

由于假設入射信號是任意非圓信號，從而有

其中E{·}是期望運算符，R_S和分別表示信源協方差和信源共軛協方差矩陣；其中ρ＝diag{ρ₁,ρ₂,…,ρ_K},0≤ρ_k≤1，diag{·}表示對角矩陣；ρ_k是非循環信號的第k次非圓率，是通信信道引起的第k個非圓相位；由于上述非圓特性，本測向系統的接收信號協方差矩陣和共軛協方差矩陣分別給定如下

R_Y＝E{YY^H}＝B^TAR_S(B^TA)^H+σ²B^T(B^T)^H