[发明专利]一种基于波达方向估计的无线电定位方法

摘要

本发明提供了一种基于波达方向估计的无线电定位方法。针对存在高噪声和同频干扰的复杂电磁环境下，定义了广义循环互相关熵函数。基于旋转不变信号子空间的理论，对线性阵列天线接收到的两个信号子序列构建广义循环互相关熵矩阵，通过SVD分解的方式，获得信号源的波达方向，从而对信号源进行监测定位。本发明提供了一种基于广义循环相关熵波达方向估计的无线电监测定位方法，该方法不仅能够有效的降低脉冲噪声同频带干扰信号的影响，并且具有较高的计算焦虑，对高斯噪声也有较好的性能。

主权项

一种基于波达方向估计的无线电定位方法，其特征在于，步骤如下：第一步，建立阵列与信号模型等距线性排列的M个阵列天线阵元、第一组M‑1个子阵列、第二组M‑1个子阵列；子阵列选取基于旋转不变信号子空间算法，选择相差一个天线位置，相邻阵元间距离满足“半波长”条件d≤λ/2，其中λ＝2πc/ω，c为光的传播速度，ω为信号的中心频率；当L个互不相关的远场信号入射到阵列时，接收到信号的数学模型表示为：X(t)＝A(θ)S(t)+U(t)     (1)其中，X(t)＝[x₁(t),x₂(t),…,x_M(t)]^T为M个阵列天线阵元上的数据观测矩阵，S(t)＝[s₁(t),s₂(t),…,s_L(t)]^T为L个入射信号，假定s1(t),s2(t),…,sl(t)是循环频率为ε的循环平稳信号，l<L且非相干，其余的L‑l个信号s_l+1(t),s_l+2(t),…,s_L(t)具有不同的频率或不具有循环平稳特性；A(θ)＝[a(θ₁),a(θ₂),…,a(θ_L)]为入射信号的导向向量；其中θ_i为第i个信号的入射角；U(t)＝[u₁(t),u₂(t),…,u_M(t)]^T为噪声向量，则第k个阵列天线阵元接收到的信号为：第二步，获取两组同步信号两组同步信号表达式为：x(n)＝[x₁(n),x₂(n),…,x_M‑1(n)]^T和y(n)＝[y₁(n),y₂(n),…,y_M‑1(n)]^T，其中y(n)＝x(n+1)，因此还给出y(n)的另一种表达形式y(n)＝[x₂(n),x₃(n),…,x_M(n)]^T，上述两个信号亦表示为向量的形式：x(n)＝As(n)+u(n)，y(n)＝Aψs(n)+u(n+1)，其中x_i(n+1)＝x_i+1(n)，u_i(n+1)＝u_i+1(n)，i＝1,2,…,M‑1；u(n)＝[u₁(n),u₂(n),…，u_M‑1(n)]为阵列接收到的噪声向量，A为阵列的M×L响应矩阵：$A=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& \mathrm{...}& 1\\ e^{-{\mathrm{j\&omega;}}_1}& e^{-{\mathrm{j\&omega;}}_2}& & e^{-{\mathrm{j\&omega;}}_L}\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ .& .& .& .\\ e^{-j(M-1){\mathrm{\&omega;}}_1}& e^{-j(M-1){\mathrm{\&omega;}}_2}& \mathrm{...}& e^{-j(M-1){\mathrm{\&omega;}}_L}\end{array}\right]$第三步，计算信号的广义循环互相关熵3.1)利用接收到的两组同步信号x(n)＝[x₁(n),x₂(n),…,x_M(n)]^T和y(n)＝[y₁(n),y₂(n),…,y_M(n)]^T计算广义循环互相关熵：

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