[发明专利]一种相干分布式宽带线性调频信源定位方法

摘要

本发明提供一种相干分布式宽带线性调频信源定位方法，步骤如下：建立时域及分数阶域中分布式宽带信源模型；基于线性调频信号的能量聚集特性，通过在时频平面进行二维搜索，得到多个谱峰值；通过计算谱峰个数，确定分布式信源的个数；对每个分布式信源在其能量聚集域进行滤波，并根据其解线调特性，结合经典的DSPE分布式窄带信源空间参数估计算法进行谱峰搜索，以确定空间参数，实现信源定位。本发明相比传统的相干信号子空间法具有更高的中心角度估计精度，并可对入射信源数量超过阵元数量的分布式信源进行定位。

主权项

一种相干分布式宽带线性调频信源定位方法，步骤如下：步骤1：假设具有p个阵元的天线阵列接收q个分布式宽带信源入射，则时域中分布式宽带信源模型可表示为：其中，x(t)为天线阵列上输出的复包络，t为时间参数，a(θ，t)为阵列的方向向量，该方向向量具有时变性，为第i个信源在方向θ∈Θ的角度信号密度，Θ∈(‑π/2,π/2)，当入射信源为相干信源时，则其中，s(t)为反映分布式信源的时间特性的随机变量，l(θ，ψ_i)为确定性角度信号密度函数，ψ_i为第i个信源未知的反映信源空间分布特征的参数向量，n(t)为高斯白噪声向量；对x(t)进行旋转角度为α的分数阶傅里叶变换，得到其分数阶傅里叶域中分布式宽带信源模型为$X(\mathrm{\α},u)=\underset{i=1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_{\mathrm{\θ}\∈\mathrm{\Θ}}A(\mathrm{\α},\mathrm{\θ};u){\mathrm{\ξ}}_i(\mathrm{\θ},{\mathrm{\ψ}}_i;u)\mathrm{d\θ}+N(\mathrm{\α},u)$其中，X(α,u)为x(t)的分数阶傅里叶变换形式，u是分数阶域坐标，A(α，θ；u)为分数阶傅里叶域的方向向量，ξ_i(θ，ψ_i；u)为的分数阶傅里叶变换形式，N(α,u)为n(t)的分数阶傅里叶变换形式；步骤2：针对x(t)进行连续旋转角度的分数阶傅里叶变换，在时频平面(α,u)对X(α,u)进行二维搜索，得到多个谱峰值；步骤3：通过计算谱峰个数，确定分布式信源的个数，对每个分布式信源，分别执行下面的步骤4‑9；步骤4：确定第i个峰值的旋转角度，该旋转角度即为第i个信源的能量聚集域的旋转角度α_ei；步骤5：在该信源能量聚集域中对X(α_ei,u)进行滤波处理，以消除其它信源和噪声对该信源的影响；步骤6：通过α_di＝α_ei+π/2确定解线调域角度α_di，并将滤波之后的信号变换到其解线调域，得到X(α_di,u)；步骤7：计算协方差矩阵R_XX＝E[X(α_di,u)X^H(α_di,u)]，其中E[X(α_di,u)X^H(α_di,u)]为X(α_di,u)X^H(α_di,u)的期望值，H为矩阵的共轭转置操作；步骤8：对R_XX进行特征值分解，求解噪声特征向量空间E_n；步骤9：将E_n带入对进行谱峰搜索，通过峰值位置确定空间参数，从而实现信源定位。