[发明专利]一种城市环境中无人机同频段多目标空间分离方法及装置

说明书

本发明涉及无人机控制技术领域，特别是一种城市环境中无人机同频段多目标空间分离方法及装置。对空间中至少两架无人机进行设定次数的采样得到接收信号，接收信号中存在相干的同频无人机信号时，构造阻塞矩阵并对同频无人机信号进行期望信号的阻塞处理，得到处理后的同频无人机信号；根据处理后的同频无人机信号的协方差矩阵采用波束形成法得到并根据最优权矢量对应的全阵列最优波束形成器进行分离得到空间分离的同频无人机信号，通过构造的阻塞矩阵对同频相干信号进行阻塞处理，滤除其中的期望信号，实现抑制多径干扰，同时通过全阵波束形成将处理后的信号进行恢复实现了同频段多目标信号的分离，适用于同频段多目标信号源存在的无人机侦察作业。

技术领域

本发明涉及无人机控制技术领域，特别是一种城市环境中无人机同频段多目标空间分离方法及装置。

背景技术

无人机蜂群作战中，无人机信号一般采用码分多址形式，同一频段内存在多个目标信号。另外，在城市环境中建筑物等对信号的反射造成多径效应，导致侦察中期望信号与干扰相关甚至相干，这些因素对无人机的探测识别造成不利影响。

现有的无人机探测装置多采用比幅法测向和干涉仪测向，这两种体制无法处理同时出现的同频带或相近频段多架无人机信号，目标识别准确度低。部分采用阵列体制的无人机探测装置则缺乏能有效实现同频段内的多个无人机信号及其多径信号分离的算法。因此，现有的无人机侦察方法存在无法抑制多径干扰、不适用于同频段多目标信号源的明显缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种城市环境中无人机同频段多目标空间分离方法及装置，用以解决现有探测用无人机侦测时无法抑制多径干扰、不适用于同频段多目标信号源的问题。

为了实现无人机同频段多目标信号的分离，解决现有探测用无人机侦测时无法抑制多径干扰、不适用于同频段多目标信号源的问题。本发明提供一种城市环境中无人机同频段多目标空间分离方法，包括以下步骤：

1)对空间中至少两架无人机进行设定次数的采样得到接收信号；

2)当接收信号中存在相干的同频无人机信号时，构造阻塞矩阵并对同频无人机信号进行期望信号的阻塞处理，得到处理后的同频无人机信号；

3)根据处理后的同频无人机信号的协方差矩阵采用最小方差无畸变响应波束形成法得到最优权矢量对应的全阵列最优波束形成器，根据所述全阵列最优波束形成器对处理后的同频无人机信号进行分离得到空间分离的同频无人机信号。

有益效果是，通过构造的阻塞矩阵对同频相干信号进行阻塞处理，滤除其中的期望信号，实现抑制多径干扰，同时通过全阵波束形成将处理后的信号进行恢复实现了同频段多目标信号的分离，适用于同频段多目标信号源存在的无人机侦察作业。

进一步地，为了提高信号分离方法对期望信号波达角估计误差的稳健性，任一级的阻塞矩阵为：

式中k为阻塞级数，θ₀为期望信号来向，k值大小为下式成立时k的最小值，|·|表示取模，M为阵元数，d为阵元间距，λ为接收信号的波长。

进一步地，为了保证采样的数据准确，步骤1)中接收信号的采样为通过阵元数为M、间隔半波长的多通道数字均匀直线阵列设备进行采样，则接收信号的矢量为：

式中s_d(t)为期望信号波达角表示期望信号，s_q(t)为干扰信号的波达角表示干扰波形，θ_q,q＝1…Q为干扰波形的来向，n(t)为噪声矢量，为来向信号的导向矢量。

进一步地，为了保持干扰信号空间特性不变，k级阻塞的阻塞矩阵B为B_k的累乘：

B＝B_kB_k-1…B₁