[发明专利]一种基于相位差的入侵信号来波方向角度范围估计方法

摘要

本发明公开了一种基于相位差的入侵信号来波方向角度范围估计方法，属于信号检测技术领域。所述估计方法在空域对入侵信号进行识别得到角度估计值，并建立角度误差函数，估计入侵信号的信噪比，利用相位差数据以及来波信号的信噪比计算出未知辐射源相对于无人机的角度范围，实现在空域中的定向功能。本发明天线结构简单，计算量小，精度高；依据大量的统计数据得到角度误差随信噪比变化函数，具有高度的真实性与可信性。

主权项

1.一种基于相位差的入侵信号来波方向角度范围估计方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤，第一步，计算角度估计值θ'；利用无人机机载天线测量得到相位差数据，根据相位差数据计算得到入侵信号相对于无人机的角度估计值θ'；其中，将入侵信号传输过程中两个天线阵元上的噪声分别等效为高斯噪声α和β，α，β均满足均值为0，方差为δ²的高斯分布；ω_t为来波角频率，Δt₁、Δt₂分别为来波到达两个天线阵元的时间差，D为阵元间距，λ为载波波长，θ为来波方位角，为来波俯仰角，所述来波信号是指入侵信号；第二步，做出角度误差函数；将平面按照角度划分为三个区域，在每个区域内多次进行仿真实验，对比理论值与真实值得到不同信噪比下的角度误差统计结果，将统计结果拟合为角度误差随信噪比变化的函数，也称为角度误差函数如下：f(p_SNR)＝P₁*p_SNR⁴+P₂*p_SNR³+P₃*p_SNR²+P₄*p_SNR+P₅其中，P₁、P₂、P₃、P₄、P₅分别为多项式参数，p_SNR为信噪比的值；第三步，计算信噪比估计值；基于谱分析方法，对接收到的信号进行快速傅里叶变换，使用韦尔奇周期图法得到信号功率谱密度并对其进行均值滤波，然后计算信号的起止频率，根据起止频率值将功率谱分割为信号部分与噪声部分，分别计算每一部分的功率值，求得信噪比估计值。第四步，计算角度范围；将信噪比估计值输入至角度误差函数中，得到角度误差Δ_θ，根据由相位差计算得到的角度估计值θ'，得到入侵信号的来波方向角度范围(θ'‑Δ_θ)～(θ'+Δ_θ)；所述的角度误差Δ_θ如下：Δ_θ＝P₁*p_SNR⁴+P₂*p_SNR³+P₃*p_SNR²+P₄*p_SNR+P₅。