[发明专利]一种基于信号到达方向的室内非法信号源定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于信号到达方向的室内非法信号源定位系统，其特征在于，包括多通道宽频段信号接收机、孔径自适应调节单元、均匀线性阵列天线和信号处理单元，其中：

频谱检测阶段各部件功能如下：

多通道宽频段信号接收机，对指定频段进行并行频率扫描侦查，并将接收数据发送至信号处理单元；

信号处理单元，分析各通道的接收信号，将超过强度阈值和时长阈值的信号判定为可疑信号；记录可疑信号的中心频率值，并发送至孔径自适应调节单元和多通道宽频段信号接收机；

信号源定位阶段各部件功能如下：

多通道宽频段信号接收机，对指定频段进行并行频率扫描侦查，将超过强度阈值和时长阈值的信号判定为可疑信号，接收机的本振频率锁定可疑信号频率；

孔径自适应调节单元，根据可疑信号的半波长调整均匀线性阵列天线阵元的间距，实现阵列天线最优信号分辨率；

信号处理单元，采用具有去相干能力的超分辨率到达角算法估计阵列信号的方向角空间谱；根据直达路径识别算法在方向角空间谱中找到直达路径的位置；改变测试点位置，重复测量和估计过程，通过交叉定位得到非法信号源的位置；

所述直达路径识别算法，具体如下：

(1)设均匀线性阵列天线的阵元数为N，传播环境中强多径信号数量为K，设K＜N；在静态判定过程中，在一段连续的时间Δt内，接收M组快拍数为v的阵列数据，得到M组DOA估计值以及对应的信号功率估计值：

(2)从上式中选出K个出现次数最多且角度间隔5°以上的估计值构成集合C＝{θ₁，θ₂，...，θ_K}；

(3)以上一步得到K个估计值为中心，设置半径值S，将C中各中心点邻域[θ_i-S，θ_i+S]，i∈[1，K]内的所有估计方位值分为一类；

(4)计算各类的0范数、均值、标准差以及估计信号功率p_i的标准差ζ_i组成类别特征向量得到新的特征向量集合

(5)根据各类的0范数、方位角标准差以及信号功率标准差这些特征分别构造分类器h_t(C’)；通过集成各分类器的输出结果，得到一组分类集合H(C’)：

其中，分类器h₁的输出结果是0范数最大的一个或多个类别的序号，为了保证分类结果有意义，输出结果c_j必须满足约束条件：所以h₁的输出结果有可能为“空”；分类器h₂的输出结果是方位角标准差最小的一个或多个类别的序号；分类器h₃的输出结果是信号功率标准差最小的一个或多个类别的序号；

(6)采用绝对多数投票法从集合H中选出直达路径对应的类别序号：

(7)若在上一步中没有判断出直达路径，则开始动态辅助判定模式：阵列天线沿径向缓慢匀速运动一段距离，并提取过程中Δt时间内的DOA估计值，重复步骤(1)～(6)。