[发明专利]一种基于改进的MUSIC算法的ADS‑B信号波达方向估计方法

权利要求书

1.一种基于改进的MUSIC算法的ADS-B信号波达方向估计方法，其特征在于：该方法包括顺序执行的以下步骤：

步骤一、对于模拟ADS-B信号进行简化，并对模拟天线阵列建立线型阵列的ADS-B信号采集模型；

步骤二、利用MUSIC算法估计ADS-B信号的空间谱函数P；

步骤三、根据获得的ADS-B信号的空间谱函数P，对空间谱函数P求解二阶导数获得二阶导数空间谱函数，并对获得的二阶导数空间谱函数进行谱峰搜索，谱峰对应的到达角即为ADS-B信号的波达方向。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进的MUSIC算法的ADS-B波达方向估计方法，其特征在于：步骤一中，建立线型阵列的ADS-B信号采集模型的方法为：

设定接收信号为远场窄带信号，信源和天线阵列在同一平面内，入射到天线阵列的入射波为平面波；

以来波方向入射M根天线、阵元间距为d的均匀线阵，入射信号波长为λ，入射信号的信源总数为K个，第k个信源的到达角为θ_k，则天线阵列的响应矢量a(θ_k)为

$a\left({\mathrm{\θ}}_k\right)={\left[\begin{array}{cccc}1& \exp (-j2\mathrm{\π}\frac{d}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{sin\θ}}_k)& \mathrm{...}& \exp (-j2\mathrm{\π}(M-1\left)\frac{d}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{sin\θ}}_k\right)\end{array}\right]}^T$

则线型阵列的ADS-B信号采集模型表示为

X(t)＝AS(t)+N(t)

其中：

X(t)为阵元接收到的信号；

A为方向矩阵，且A＝[a(θ₁)，a(θ₂)，...,a(θ_K)]；

S(t)为信号向量；

N(t)为噪声向量。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进的MUSIC算法的ADS-B波达方向估计方法，其特征在于：步骤三具体包括如下过程：

步骤A、对空间谱函数P按照下列计算式求解其二阶导数空间谱函数P"_θk

其中：

θ_k为空间谱函数P的自变量，表示到达角；

P_θk表示空间谱函数P在自变量为θ_k时对应的值；

N为θ_k的取值上限，取为360；

步骤B、对求得的二阶导数空间谱函数P"_θ进行谱峰搜索求极大值，极大值对应的角度即为ADS-B信号的波达方向。