[发明专利]干扰环境下天线阵列方向向量的测定方法

说明书

技术领域

本发明属于电子信息技术领域中的天线阵列方向向量的测定方法，特别是一种在干扰环境下的天线阵列方向向量的测定方法。

背景技术

随着对空域信号的检测和参数估计要求越来越高，作为空域处理主要手段的天线阵列信号处理已广泛应用于电子侦察、雷达、通信、声纳、地震、射电天文等诸多领域。天线阵列具有信号增益高、波束控制灵活、空间分辨力高等突出优点，多年以来不断受到国内外研究者关注。然而，无论是二战后期的波束扫描天线阵列，还是当今的数字天线阵列或移动通信领域的智能天线阵列，天线阵列的误差总是无处不在的，导致天线阵列的方向向量与采用理论的解析公式计算的结果差异很大。每一个方向都对应一个不同的天线阵列方向向量，现有的高分辨测向技术均要求天线阵列方向向量是事先准确已知的，当已知的天线阵列方向向量与实际的天线阵列方向向量之间存在较大误差时，不可避免的会导致天线阵列的测向性能严重下降。因此，获取准确的天线阵列方向向量一直是天线阵列信号处理领域的研究热点和难点，是能否发挥天线阵列信号处理诸多优势的前提，也是制约着天线阵列信号处理技术能否实用化的关键因素之一。

现有的天线阵列方向向量测定方法是首先将方向离散化，然后将测试用信号源放在一个离散的方向上发射信号，天线阵列通过多次接收该信号来确定天线阵列的接收信号向量的平均值，并将该天线阵列接收信号向量的平均值作为天线阵列方向向量。但是，采用这种天线阵列方向向量测定方法的前提是假定工作环境中不存在干扰信号，否则，在天线阵列通过接收信号来确定天线阵列的接收信号向量时，天线阵列的接收信号向量中不仅包含放在设定的一个离散的方向上的测试用信号源的发射信号，还包含来自其它的方向的干扰信号，而且干扰信号的方向是事先未知的。此时，若仍将采用该方法所测得的天线阵列方向向量作为此时该天线阵列的接收信号向量，其结果必将造成所得天线阵列方向向量与实际的天线阵列方向向量之间存在较大的误差，从而导致天线阵列的测向性能严重下降等缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的问题，研究开发一种干扰环境下天线阵列方向向量的测定方法，以从测量到的含干扰信号的天线阵列接收信号向量中剔除其干扰信号、恢复测试用信号源发射信号的方向所对应阵列天线的方向向量，进而为天线阵列的测向提供准确的参数等目的。

本发明的解决方案是在背景技术的天线阵列接收信号向量样本的表示基础上，针对天线阵列的接收信号向量与测试用信号源发射的信号方向所对应的阵列天线方向向量之间的一一对应关系被干扰信号破坏的问题，采用天线阵列的接收信号向量的样本自相关矩阵的噪声子空间、信号子空间、关联噪声子空间矩阵、关联信号子空间矩阵以及方向向量的第一个元素等于1等约束关系，实现从受到干扰的天线阵列的接收信号向量中恢复测试用信号源发射的信号方向所对应的阵列天线方向向量。

本发明采用的天线阵列的接收信号向量的样本通常表示为：

x(t,θ_k)=a(θ_k)s₁(t)+a(θ_k+η)s₂(t)+v(t)

其中x(t,θ_k)为天线阵列的接收信号向量，向量维数等于天线阵列的天线个数M，t为采样时刻，s₁(t)、s₂(t)和v(t)分别为测试用信号源的发射信号、干扰信号和天线阵列的接收机噪声向量，θ_k为测试用信号源相对于天线阵列的方向，即需测定天线阵列方向向量的离散方向，k＝1,2,…,K，K为需要测定的天线阵列方向向量对应离散方向的个数，η为干扰信号的方向与测试用信号源的方向之间的角度差，a(θ_k)、和a(θ_k+η)分别为测试用信号源的方向θ_k对应的天线阵列方向向量和干扰信号的方向θ_k+η对应的天线阵列方向向量。

由于测试用信号源的方向θ_k对应的天线阵列方向向量a(θ_k)与测试用信号源的发射信号s₁(t)是相乘在一起的，为避免幅度模糊，不失一般性，都假设a(θ_k)的第一个元素等于1。