[发明专利]欠采样的多阵列协同测频与直接定位方法

摘要

本发明属于电子信息技术领域，尤其涉及一种利用欠采样的多个阵列接收信号向量从混叠的频谱中测定目标信号的频率并对目标信号进行直接定位的方法。一种欠采样的多阵列协同测频与直接定位方法：首先进行初始化，然后由每个阵列的L帧、每帧连续N个采样的接收信号向量，确定阵列接收信号向量的样本自相关矩阵，并确定阵列的信号子空间，其次，利用所有阵列的信号子空间，确定位置网格点集合和频率网格点集合中位置网格点和每个频率网格点对应的空频谱的数值，最后，确定空间谱的最大值对应的位置网格点和频率网格点为目标信号的位置和频率。本发明利用多个阵列接收信号向量，在采样率低于奈奎斯特采样率的均匀采样情况下，不仅可快速的从混叠的频谱中恢复目标信号的频率，同时还可以对目标信号进行直接定位。

主权项

欠采样的多阵列协同测频与直接定位方法，其特征在于，具体步骤如下：S1、初始化，确定阵列数M和每个天线阵列的阵元数目P，确定每个阵列的位置坐标确定每个阵元的信号接收机是以扫频方式工作的，每次的扫频带宽为B，确定对接收信号进行模数转换的采样率为fs，确定目标信号个数G，确定每一个目标信号在采样后频谱上的频率fg，确定位置网格点集合q＝[x(ix),y(iy)]，确定每一个目标信号的频率网格点集合其中kg＝1,2,…,K,m＝1,2,...,M，B＝Kfs，K为欠采样率，g＝1,2,…,G，索引ix＝1,2,…,Ix，iy＝1,2,…,Iy，Ix和Iy分别是位置网格点的横坐标和纵坐标的格点个数，x(ix)和y(iy)分别是位置网格点的横坐标和纵坐标；S2、开始测量过程：将每个天线阵列每个阵元的信号接收机的模数转换输出的连续N个采样组成一帧采样序列，对每帧采样序列进行N点快速离散时间傅里叶变换(FFT)，由第m个基站的P个阵元接收到的第l帧采样序列的N点FFT得到的频点fg对应的阵列接收信号向量，记为rm(l,fg)，确定阵列接收信号向量的样本自相关矩阵为进行奇异值分解然后确定样本自相关矩阵的信号子空间为其中，m＝1,2,...,M，g＝1,2,…,G，其中，m＝1,2,...,M，g＝1,2,…,G，l＝1,2,…,L，L是帧的数目，Um(fg)和Vm(fg)分别为矩阵Rm(fg)的左右奇异向量构成的矩阵，Λm(fg)为Rm(fg)的奇异值矩阵，Um(fg)＝[um1(fg),um2(fg),…,umP(fg)]，um1(fg),um2(fg),…,umP(fg)为矩阵Rm(fg)的左奇异向量；S3、确定第g个目标信号对应的频率在索引为(ix,iy)的位置网格点处的空间谱为其中，为在索引为(ix,iy)的位置网格点处，频率网格点索引kg对应的空频谱Jg(kg,ix,iy)在频率网格点集合上的最大值，即：所述Jg(kg,ix,iy)由确定，Hg为am,g(ix,iy,kg)是与第g个信号到达阵列m的到达角相对应的阵列流形其中，||·||F表示向量的二范数，c是光速，fg是第g个目标信号在采样后频谱上的频率，p＝1,2,…,P，θm,g(ix,iy)表示索引为(ix,iy)的位置网格点到达第m个阵列的方向：确定与Qg(ix,iy)对应的频率索引kg的值记为S4、遍历每个位置网格点集合中的位置网格点，重复步骤3，确定对应的Qg(ix,iy)和其中索引ix＝1,2,…,Ix，iy＝1,2,…,Iy，Ix和Iy分别是位置网格点的横坐标和纵坐标的格点个数；从而确定空间谱Qg(ix,iy)的最大值对应的索引为则第g个目标信号的位置估计为第g个目标信号的频率估计为S5、遍历g＝1,2,…,G，重复S2‑S4，确定全部G个目标信号的位置估计和频率估计。