[发明专利]一种基于嵌套阵的循环平稳信号直接定位方法

说明书

本发明提供了一种基于嵌套阵的循环平稳信号直接定位方法，获得中频模拟信号，结合目标信源循环频率，获得多组循环协方差矩阵，对循环协方差矩阵进行矩阵矢量化操作，变成数据矢量，根据数据矢量，获得数据矩阵，并进行前向平滑操作，完成解相干操作，根据获得的数据协方差矩阵进行特征值分解，得到噪声子空间矩阵，进行位置搜索获得目标信源位置坐标估计值；最后进行谱峰搜索，得出对目标信源的位置估计。本发明由于采用循环平稳信号的抗干扰性能，利用了嵌套阵提高了算法的自由度，该方法相对于基于均匀阵的循环平稳信号直接定位技术，通过循环协方差矩阵矢量化操作，形成多于物理阵元数目的虚拟均匀阵列，提高算法的定位精度和自由度。

技术领域

本发明涉及无源定位技术领域，尤其是一种信号直接定位方法。

背景技术

直接定位技术是无源定位技术领域的研究热点，现有的直接定位技术主要基于接收信号为未知信号，未利用信号的波形先验信息，在存在干扰信号的条件下，该类模型的定位性能会受到较大影响。

循环平稳特性是大多数通信信号所具有的一种信号特性，利用循环特性可有效地完成干扰的抑制，但现有的利用信号循环平稳特性的直接定位技术均利用均匀阵结构，定位精度和定位自由度受限。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于嵌套阵的循环平稳信号直接定位方法，通过在观测基站中采用嵌套阵的阵列结构，结合目标信源具有的循环平稳特性，不仅保留了循环平稳信号所具有的抗干扰性能，而且提高了模型的定位精度和定位自由度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

a)在平面的L个不同位置放置观测基站，各观测基站均为M元嵌套阵，第l个观测基站中M元嵌套阵接收信号下变频获得M路中频模拟信号；

b)每个观测基站中，对M路中频模拟信号进行A/D采样，采样深度为N，采样周期为T_s，获得M路中频数字信号；

c)根据步骤0获得的采样数据，结合已知的待定位目标信源循环频率α，选取K个迟滞参数β_k获得多组循环协方差矩阵；

d)对步骤0获得的循环协方差矩阵进行矩阵矢量化操作，将M×M维的拉直变成M²×1的数据矢量；

e)根据步骤0获得的数据矢量，获得数据矩阵；

f)根据嵌套阵列的差分阵形成的虚拟均匀线阵对应的阵元位置序号，从阵列观测数据矩阵中选取出对应阵元位置序号的数据行组成新的数据矩阵

g)对步骤f)获得的进行前向平滑操作，完成解相干操作；

h)根据步骤g)获得的各子阵的协方差矩阵，获得最终的数据协方差矩阵；

i)对协方差矩阵进行特征值分解，根据已知的待定位目标信号源数目N_S，由的m_Vir-N_s个小特征值对应的特征向量组成E_nl；

j)根据噪声子空间矩阵E_nl，进行位置搜索，根据谱函数的峰值对应的位置值获得目标信源位置坐标估计值；最后在定位所限定的空间中对上式进行谱峰搜索(二维平面定位即为二维直角坐标空间，一般的三维定位即为三维直角坐标空间，得出对目标信源的位置估计。

所述步骤b)中，M路中频数字信号为：

x_l(n)＝A_ls(n)+n_l(n)n＝1,…,N

式中：