[发明专利]对地扩频通信系统多目标检测、识别与二维角度估计方法

权利要求书

1.一种对地扩频通信系统多目标检测、识别与二维角度估计方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤1、根据数字天线阵列的阵元接收的基带信号向量x(t)＝[x₁(t),x₂(t),…,x_N(t)]^T确定数据协方差矩阵R，对数据协方差矩阵R进行特征分解，利用信息论MDL准则检测并估计目标数目；若连续检测到目标时间超过用户扩频先导码时间T，且未捕获到用户，则认为目标为干扰信号，进入步骤2，否则该目标为用户信号，进入步骤3，对数据协方差矩阵R进行特征分解，利用信息论MDL准则检测并估计目标数目的具体步骤为：

步骤1-1、对数据协方差矩阵R进行特征分解得到R＝VΛV^H，其中Λ为特征值矩阵，具体为Λ＝diag{λ₁,λ₂,…λ_N}，diag{·}表示对角矩阵，(·)^H表示共轭转置，N为数字天线阵列的阵元数量；

步骤1-2、选择MDL序列中最小值所对应的值n为准确的信源数，若n为0即表示无目标存在，其中，MDL序列为MDL(n)＝L(N-n)lnΛ(n)+1/2·n(2N-n)lnL，n＝0～N-1，L为数据采样快拍数，Λ(n)为似然函数，似然函数Λ(n)的计算公式为：

步骤2、采用时空DOA矩阵法计算干扰信号二维角度，并根据该干扰信号二维角度构建干扰补空间P，进入步骤4；采用时空DOA矩阵法计算干扰信号二维角度，并根据该干扰信号二维角度构建干扰补空间P的具体步骤为：

步骤2-1、任选两个阵元作为导引阵元，将基带信号向量x(t)各元素与导引阵元信号x_j(t),j＝1,2进行互相关处理，得到空时相关矩阵R₁、R₂；

步骤2-2、根据相关矩阵构造时空DOA矩阵R_TS，时空DOA矩阵R_TS具体为：

R_TS＝R₂[R₁]⁺

其中，[·]⁺为伪逆操作；

步骤2-3、对时空DOA矩阵R_TS进行特征值分解，得到n个主特征值及其对应的特征向量；

步骤2-4、对n个主特征向量分别进行相位解模糊处理，计算得到处理后的主特征向量对应的相位向量ψ_k＝[ψ_1k=ψ_Nk]^T，k＝1～n；

具体步骤为：

步骤2-4-1、在N个阵元中，任选三个不在同一直线的阵元，计算两两阵元之间的相位差ψ_ij，计算公式为：

式中l_i表示模糊数，φ_ij表示相位差ψ_ij的辐角主值，(x_i,y_i)、(x_j,y_j)表示的是任意两阵元的位置；

步骤2-4-2、任意两组相位差ψ_ij进行联立，构建两组方程组，选取不同组合的模糊数l_i，计算得到若干组来波二维角度θ，

步骤2-4-3、对步骤2-4-2中两组方程组下得到的若干组来波二维角度θ，根据阵元位置关系筛除部分模糊解，对剩余的若干组模糊解进行比对，选取最为接近的两组解作为真实解θ₀，

步骤2-4-4、根据真实解θ₀，计算得到处理后的主特征向量相位向量ψ_k＝[ψ_1k…ψ_Nk]^T，具体公式为：

(c_ix,c_iy)为第i个阵元坐标，i＝1,2,…N；

步骤2-5、根据主特征向量相位向量ψ_k构建目标角度估计方程组，计算其二维角度的最小二乘解，得到目标的二维角度估计值θ′_k，

目标角度估计方程组为：

其中，k₀＝2π/λ，Φ＝[ψ_2k…ψ_Nk]^T；

步骤3、捕获到用户信号后，使用用户扩频码对x(t)进行阵元级解扩处理，得到解扩后的阵列基带信号y(t)＝[y₁(t),…,y_N(t)]^T，采用时空DOA矩阵法对解扩后的阵列基带信号y(t)估计用户二维角度；

步骤4、判断用户扩频先导码时间T外是否捕获到用户信号，若未捕捉到用户信号，结束本轮多目标检测、识别与二维角度估计；若捕捉到用户信号，使用用户扩频码对基带信号向量x(t)进行阵元级解扩处理，得到解扩后的阵列基带信号y’(t)＝[y₁(t),…,y_N(t)]^T；对解扩后的阵列基带信号y’(t)进行干扰正交投影处理，得到去除干扰影响后的阵列基带信号z(t)，再对去除干扰影响后的阵列基带信号z(t)采用时空DOA矩阵法估计用户二维角度，结束本轮多目标检测、识别与二维角度估计。