一种循环空间谱测向方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种循环空间谱测向方法。
【背景技术】
[0002] 随着电子技术和通信技术的发展，无线电测向技术在民用和军用领域的应用越来 越广泛，可以实现电台等辐射源的测向定位，实用意义很大。空间谱测向技术是近30年发展 起来的一种新兴的空域信号处理技术，主要是在波束形成及时域谱估计的基础上发展起来 的。由于其突破了过去谱估计中阵列孔径对来波方向的瑞利限制，具有较高的测向精度，已 经被大量应用于实际测向定位系统中。
[0003] 现有空间谱测向技术虽然也能对多个同频信号进行测向，但在实际使用中，特别 是多个同频信号幅度相差较大，或者来波方向相近时，受限于传统空间谱测向算法的低信 干比测向能力和同频空间分辨能力，测向精度下降，测向结果受到严重影响。因此，有必要 提供一种新的测向方法来解决上述问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种能够利用信号循环频率测量信号到达方向的循环空 间谱测向方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[0006] -种循环空间谱测向方法，包括以下步骤：
[0007] a)根据测向天线阵列接收到的信号获取信号的循环频率或者共辄循环频率；
[0008] b)利用循环频率或者共辄循环频率获取信号的循环自相关矩阵或者共辄循环自 相关矩阵；
[0009] c)利用所述循环自相关矩阵或者所述共辄循环自相关矩阵计算信号空间和噪声 空间的特征矢量;利用所述噪声空间特征矢量计算信号的循环空间谱;进行所述循环空间 谱的峰值搜索确定信号的到达方向。
[0010]优选的，步骤a)中信号的循环频率或者共辄循环频率的获取方法包括以下步骤：
[0011] al)将测向天线阵列接收到的信号序列记为x(n)，将该信号序列的共辄记为刃
[0012] bl)根据x(n)和和?)的乘积序列计算相关平方谱X⑴和共辄相关平方谱|(/);
[0013] cl)对X(f)和文(/)进行谱线锐化预处理，然后通过寻找谱峰确定信号循环频率或 者共辄循环频率。
[0014] 优选的，步骤b)中信号的循环自相关矩阵的获取方法为:将循环频率代入自相关 矩阵得到循环自相关矩阵。
[0015] 优选的，步骤b)中信号的共辄循环自相关矩阵的获取方法为:将共辄循环频率代 入自相关矩阵得到共辄循环自相关矩阵。
[0016] 与现有技术相比，本发明一种循环空间谱测向方法的有益效果在于:本发明能够 根据接收到的信号的循环频率或者共辄循环频率来计算循环自相关矩阵或者共辄循环自 相关矩阵，从而实现循环空间谱测向，解决了同频多信号下的低信干比信号测向、来波方位 相近信号测向的精度下降问题，能够对多于天线数目的同频多目标进行测向。
【附图说明】
[0017]图1为本发明循环空间谱测向方法的步骤示意图；
[0018] 图2为本发明循环空间谱测向方法和传统空间谱对低信干比信号测向能力对比 图；
[0019] 图3为本发明循环空间谱测向方法和传统空间谱的空间分辨能力对比图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0021] 请参阅图1至图3所示，本发明提供一种循环空间谱测向方法，包括以下步骤：
[0022] a)根据测向天线阵列接收到的信号获取信号的循环频率或者共辄循环频率；
[0023] b)利用循环频率或者共辄循环频率获取信号的循环自相关矩阵或者共辄循环自 相关矩阵；
[0024] c)利用所述循环自相关矩阵或者所述共辄循环自相关矩阵计算信号空间和噪声 空间的特征矢量;利用所述噪声空间特征矢量计算信号的循环空间谱;进行所述循环空间 谱的峰值搜索确定信号的到达方向。
[0025] 优选的，步骤a)中信号的循环频率或者共辄循环频率的获取方法包括以下步骤：
[0026] al)将测向天线阵列接收到的信号序列记为x(n)，将该信号序列的共辄记为玛勺：
[0027] bl)根据x(n)和对的的乘积序列计算相关平方谱X(f)和共辄相关平方谱i(/>;
[0028] cl)对X(f)和Z(/)进行谱线锐化预处理，然后通过寻找谱峰确定信号循环频率或 者共辄循环频率。
[0029] 优选的，步骤b)中信号的循环自相关矩阵的获取方法为:将循环频率代入自相关 矩阵得到循环自相关矩阵。
[0030] 优选的，步骤b)中信号的共辄循环自相关矩阵的获取方法为:将共辄循环频率代 入自相关矩阵得到共辄循环自相关矩阵。
[0031] 实施例一：
[0032]接收信号的天线阵列为9根鞭天线组成的L型阵列，在距离接收点500公里外的发 射点布置了200瓦短波发射机作为目标电台。目标电台选择在大功率广播电台相同发射频 率上进行信号发射，接收到广播电台的信号幅度比目标电台高10dB以上，从而验证循环空 间谱测向方法对低信干比信号的测向能力的提高。
[0033]目标电台在大功率电台相同频率上发射调幅信号，对接收的目标电台信号和广播电 台信号的混合信号根据步骤a)进行循环频率或者共辄循环频率计算，得到目标电台信号的循 环频率或者共辄循环频率;再根据步骤b)计算循环自相关矩阵或者共辄循环自相关矩阵，最 后利用步骤c)完成对目标电台的测向。目标电台选择在不同的大功率电台频率上进行发射， 重复上述步骤。典型的，在13.123MHz频率上，首先获得目标电台调幅信号的共辄循环频率为 fcyc = -95.36Hz，然后可得到共辄循环自相关矩阵
〔其 中N为测向使用的数据长度，Fs为信号采样率），对及进行子空间分解、循环空间谱计算和谱 峰搜索，可以得到目标信号到达方向为264.4度，与实际信号方向265度误差0.6度。
[0034] 利用上述过程可以获得循环空间谱测向结果，同时利用传统空间谱方法可以得到 传统空间谱测向结果。两种方法得到的测向结果和实际目标电台方位的误差情况如图2所 示。可以看到，传统空间谱测向方法在低信干比情况下测向误差在4~12度范围，而循环空 间谱测向方法测向误差小于1度。与传统空间谱方法相比，循环空间谱测向方法有效提高了 低信干比下的测向精度。
[0035] 实施例二：
[0036]接收信号阵列同样采用9根鞭天线组成的L型阵列，在距离接收点约3公里位置布 置了两个方位相近的目标电台，实际方位角分别为117度和120度。通过在一系列相同频率 上进行两目标电台的同时发射，测试循环空间谱测向方法对同频空间分辨能力的提高。 [0037]两目标电台在相同频率上分别发射调幅信号和QPSK信号，对接收的两目标电台混 合信号根据步骤a)进行循环频率或者共辄循环频率计算，分别得到两目标电台信号的循环 频率或者共辄循环频率;再根据步骤b)计算循环自相关矩阵或共辄循环自相关矩阵，最后 利用步骤c)完成对两目标电台的测向。典型的，在16.123MHz频率上，分别得到目标电台1的 调幅信号共辄循环频率匕^1 = -11.92他和目标电台2的0?51(信号循环频率匕^2 = 600他，然 后分别计算对应的共辄循环自相关矩阵義和循环自相关矩阵R2,并通过子空间分解、循环 空间谱计算和谱峰搜索，分别获得两目标电台的到达方向为121.0度和117.8度。
[0038] 利用上述过程可以获得循环空间谱测向结果，同时利用传统空间谱方法可以得到 传统空间谱测向结果，两种方法得到的测向结果如图3所示。可以看到，传统空间谱方法不 能分辨这空间夹角很近的这两个目标电台，只得到一个测向结果，而循环空间谱测向方法 能够分别得到这两个信号的测向方位，具有更好的同频空间分辨能力。
[0039] 综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0040] 1)提高了同频多信号下低信干噪比信号的测向精度；
[0041] 2)提高了同频多信号下方位相近信号的空间分辨能力；
[0042] 3)实现了根据循环频率的信号选择性测向；
[0043] 4)能够对多于天线数目的同频多目标测向。
[0044] 以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所 示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技 术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案 相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种循环空间谱测向方法，其特征在于，包括W下步骤： a) 根据测向天线阵列接收到的信号获取信号的循环频率或者共辆循环频率； b) 利用循环频率或者共辆循环频率获取信号的循环自相关矩阵或者共辆循环自相关 矩阵； C)利用所述循环自相关矩阵或者所述共辆循环自相关矩阵计算信号空间和噪声空间 的特征矢量;利用所述噪声空间特征矢量计算信号的循环空间谱;进行所述循环空间谱的 峰值捜索确定信号的到达方向。2. 如权利要求1所述的一种循环空间谱测向方法，其特征在于，步骤a)中信号的循环频 率或者共辆循环频率的获取方法包括W下步骤： al)将测向天线阵列接收到的信号序列记为x(n)，将该信号序列的共辆记为 bl)根据x(nWP^n)的乘积序列计算相关平方谱X(f)和共辆相关平方谱义 Cl)对X(f)和乂 (/)进行谱线锐化预处理，然后通过寻找谱峰确定信号循环频率或者共 辆循环频率。3. 如权利要求1所述的一种循环空间谱测向方法，其特征在于，步骤b)中信号的循环自 相关矩阵的获取方法为:将循环频率代入自相关矩阵得到循环自相关矩阵。4. 如权利要求1所述的一种循环空间谱测向方法，其特征在于，步骤b)中信号的共辆循 环自相关矩阵的获取方法为:将共辆循环频率代入自相关矩阵得到共辆循环自相关矩阵。
【专利摘要】本发明公开一种循环空间谱测向方法，包括:a)根据测向天线阵列接收到的信号获取信号的循环频率或者共轭循环频率；b)利用循环频率或者共轭循环频率获取信号的循环自相关矩阵或者共轭循环自相关矩阵；c)利用所述循环自相关矩阵或者所述共轭循环自相关矩阵计算信号空间和噪声空间的特征矢量；利用所述噪声空间特征矢量计算信号的循环空间谱；进行所述循环空间谱的峰值搜索确定信号的到达方向。本发明能根据接收到的信号的循环频率或者共轭循环频率来计算循环自相关矩阵或者共轭循环自相关矩阵，从而实现循环空间谱测向，解决了同频多信号下的低信干比信号测向、来波方位相近信号测向的精度下降问题，能够对多于天线数目的同频多目标进行测向。
【IPC分类】G01S3/74
【公开号】CN105652234
【申请号】
【发明人】王崇发, 邢隆, 张明洋
【申请人】昆山九华电子设备厂
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年2月24日