本技術(shù)公開了一種基于盲源分離的同頻多信號測向方法，它涉及通信對抗領(lǐng)域中一種同頻多信號測向方法，該技術(shù)基于盲源分離、干涉儀、空間譜等處理方法，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下對同頻多目標信號的高精度、高分辨測向，特別適用于超短波偵測裝備。本技術(shù)提出了一種復(fù)數(shù)域的快速聯(lián)合對角化盲源分離算法，與現(xiàn)有的盲源分離算法相比，取消了白化預(yù)處理和對目標矩陣的正定性限制，避免了白化處理和正定性假設(shè)對算法性能的影響，允許目標矩陣組和混疊矩陣為復(fù)值，降低了計算復(fù)雜度低，避免了平凡解，提高了盲源分離算法的穩(wěn)定性和適用性。通過性能穩(wěn)健的盲源分離算法，逐個分離出每個源信號，再對每個源信號利用干涉儀或空間譜方法分別進行測向，大大提高了信干比，從而提高了對同頻多目標信號在低信噪比情況下的測向分辨率和測向精度。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及通信對抗領(lǐng)域中一種同頻多信號測向方法，該技術(shù)基于對天線陣列接 收同頻多目標信號進行盲源分離、干涉儀測向、空間譜測向等處理，通過性能穩(wěn)健的盲源分 離算法，逐個分離出每個源信號，再分別對每個源信號進行測向，提高了信干比，能夠?qū)崿F(xiàn) 對同頻多目標信號在低信噪比、復(fù)雜電磁環(huán)境下的高分辨、高精度測向，特別適用于超短波 偵測裝備。
技術(shù)介紹
隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型通信體制廣泛應(yīng)用，戰(zhàn)場電磁環(huán)境日趨復(fù)雜， 同頻多目標信號大量存在，而目前超分辨測向技術(shù)在實際電磁環(huán)境中特別是在低信噪比下 不能有效地進行高分辨測向，無法達到實戰(zhàn)需求。傳統(tǒng)的干涉儀測向技術(shù)只能夠?qū)崿F(xiàn)對非 同頻信號的測向，當多個信號頻譜重疊時，不能夠準確獲得每個信號的瞬時相位，無法利用 干涉儀測向。目前的盲源分離技術(shù)都需要進行預(yù)白化處理，且假定目標矩陣組為實值的正 定性矩陣，由于目標矩陣組通常都是通過統(tǒng)計方法得到，本身存在一定的誤差，正定性難以 保證，這就導(dǎo)致了白化操作的不精確，而且這種預(yù)處理階段引入的誤差，無法在隨后的處理 算法中得以校正，影響了總體算法的性能。本技術(shù)提出的盲源分離技術(shù)結(jié)合干涉儀和空間 譜測向技術(shù)可以摒棄盲源分離的白化預(yù)操作和對目標矩陣的正定性假設(shè)，可以解決干涉儀 用于同頻多信號的測向問題，可以提高傳統(tǒng)空間譜在低信噪比下的測向分辨率。基于快速 的復(fù)數(shù)域聯(lián)合對角化盲源分離結(jié)合干涉儀和空間譜的同頻多信號測向方法是一個新的領(lǐng) 域，目前尚沒有相關(guān)技術(shù)的報道。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于提供一種適用于復(fù)雜電磁環(huán)境中同頻多信號的 高分辨、高精度測向的方法。 本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的： -種，其特征在于包括以下步驟： (1)利用天線陣列接收信號計算協(xié)方差矩陣，對協(xié)方差矩陣進行特征值分解得到 特征值，采用對角加載技術(shù)修正特征值，使得修正后的特征值分布在加載值的設(shè)定區(qū)域，然 后對修正后的特征值利用信息論準則估計得到信源的個數(shù)N; (2)根據(jù)估計的信源個數(shù)N，采用快速的復(fù)數(shù)域聯(lián)合對角化盲分離算法得到分離矩 陣W; (3)根據(jù)分離矩陣W，求得用于估計信源發(fā)射信號方向角的混合矩陣1,混合矩陣 ▲的列向量為天線陣列對某一方向信源發(fā)射信號的響應(yīng)估計，A的擴展空間與信 號子空間相同；其中，當信源個數(shù)和陣元個數(shù)相等時，對分離矩陣W直接求逆得到混合矩陣 1，即A二1W- 1;當W不是方陣時，利用W的廣義逆得到混合矩陣i ; (4)選擇測向方法，如果利用干涉儀測向方法得到每個信源方向，則轉(zhuǎn)入步驟(5); 如果利用空間譜測向方法得到每個信源方向，則轉(zhuǎn)入步驟(6); (5)根據(jù)&($)計算出每個信源相對于天線陣列中參考天線單元的估計相位差，將 估計相位差與實際陣列響應(yīng)作相關(guān)運算，相關(guān)性最大值對應(yīng)的角度為該信源方向，結(jié)束； (6)信號子空間與噪聲子空間正交，則由i得到噪聲子空間，根據(jù)天線陣列流形與 噪聲子空間計算得到代價函數(shù)，代價函數(shù)最大值對應(yīng)的角度為該信源方向。 其中，步驟(2)具體包括以下步驟： (201)確定可聯(lián)合對角化目標矩陣組:利用天線陣列接收信號的四階累積量切片 矩陣組、天線陣列接收信號在不同時刻的二階相關(guān)矩陣組、天線陣列接收信號的非零時延 相關(guān)矩陣組或四階累積量切片矩陣組、二階相關(guān)矩陣組和非零時延相關(guān)矩陣組的三者組合 作為可聯(lián)合對角化的目標矩陣組； (202)對可聯(lián)合對角化的目標矩陣組進行降維處理； (203)通過逐級迭代，對降維后的目標矩陣組進行聯(lián)合對角化處理，直到算法收 斂，得到分離矩陣W。 本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點： 1、本專利技術(shù)利用協(xié)方差矩陣對角加載的信息論準則AIC方法進行信源個數(shù)估計，解 決了 AIC方法在實際非理想條件(如色噪聲環(huán)境)下不能適用的問題。 2、本專利技術(shù)利用快速的復(fù)數(shù)域聯(lián)合對角化方法進行盲源分離，計算復(fù)雜度低，取消 了白化操作和正定性限制、實數(shù)或者輒爾米特限制，保證避免了平凡解，且簡單易操作，提 高了盲源分離算法的穩(wěn)定性和適用性。 3、本專利技術(shù)利用盲源分離得到的分離矩陣進行干涉儀測向，可以解決干涉儀用于同 頻多信號的測向問題，避免了單獨對每個信道輸出進行相位測量帶來的誤差，擴大了干涉 儀測向的應(yīng)用范圍。 4、本專利技術(shù)利用盲源分離得到的分離矩陣進行空間譜測向，大大提高了信干比，從 而提高了空間譜在低信噪比情況下的測向分辨率和測向精度。【附圖說明】圖1是本專利技術(shù)的工作過程示意圖；圖2是信源個數(shù)估計過程示意圖；圖3是盲源分離過程示意圖；圖4是干涉儀測向過程不意圖； 圖5是空間譜測向過程示意圖。【具體實施方式】 參照圖1，本專利技術(shù)工作過程包括信源個數(shù)估計1、求分離矩陣2、得到混合矩陣3、干 涉儀5、空間譜6。 -種，其特征在于包括以下步驟： (1)利用天線陣列接收信號計算協(xié)方差矩陣，對協(xié)方差矩陣進行特征值分解得到 特征值，采用對角加載技術(shù)修正特征值，使得修正后的特征值分布在加載值的設(shè)定區(qū)域，然 后對修正后的特征值利用信息論準則估計得到信源的個數(shù)N。圖2中，天線陣列接收信號的協(xié)方差矩陣R: 其中，E表示數(shù)學(xué)期望，上標Η表示復(fù)共輒轉(zhuǎn)置，X(i)表示第i次快拍的天線陣 列接收信號，L表示快拍數(shù)。 對協(xié)方差矩陣R進行特征值分解，得到Μ個特征值，滿足： 入1〉入2 2 …2 ^M-1 取對角加載值A(chǔ)dl:將協(xié)方差矩陣對角加載后的特征值代入AIC準則中，可得到如下公式： 式中：Μ代表天線陣列陣元個數(shù)，L代表快拍數(shù)，1,(1 = 1，2，···，Μ)代表協(xié)方差矩陣 的特征值，λ??代表加載值。 (2)根據(jù)估計的信源個數(shù)，采用快速的復(fù)數(shù)域聯(lián)合對角化盲分離算法得到分離矩 陣W; 圖3中，步驟(2)具體包括以下步驟： (201)確定可聯(lián)合對角化目標矩陣組C:利用天線陣列接收信號的四階累積量切片 矩陣組、天線陣列接收信號在不同時刻的二階相關(guān)矩陣組、天線陣列接收信號的非零時延 相關(guān)矩陣組或四階累積量切片矩陣組、二階相關(guān)矩陣組和非零時延相關(guān)矩陣組的三者組合 作為可聯(lián)合對角化的目標矩陣組。 天線陣列接收信號的四階累積量切片矩陣為： 其中，=< ',, ,·&，an,j為矩陣A的第(n, j)個元素。 天線陣列接收信號在七時刻的二階相關(guān)矩陣具有如下的對角化結(jié)構(gòu)： Rx(ti) =E{x(ti)xH(ti)} = AE{s(ti)sH(ti)}AH =Adiag{ }AH 易知，給定T個不同時刻，那么天線陣列接收信號在這T個時刻的二階相關(guān) 矩陣組具有可聯(lián)合對角化結(jié)構(gòu)。 天線陣列接收信號的^時延的相關(guān)矩陣為： Rx(ti) =E{x當前第1頁1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種基于盲源分離的同頻多信號測向方法，其特征在于包括以下步驟：(1)對天線陣列接收信號進行信源個數(shù)估計：利用天線陣列接收信號計算協(xié)方差矩陣，對協(xié)方差矩陣進行特征值分解得到特征值，采用對角加載技術(shù)修正特征值，使得修正后的特征值分布在加載值的設(shè)定區(qū)域，然后對修正后的特征值利用信息論準則估計得到信源的個數(shù)N；(2)根據(jù)估計的信源個數(shù)，采用快速的復(fù)數(shù)域聯(lián)合對角化盲分離算法得到分離矩陣W；(3)根據(jù)分離矩陣W，求得用于估計信源發(fā)射信號方向角的混合矩陣混合矩陣的列向量為天線陣列對某一方向信源發(fā)射信號的響應(yīng)估計的擴展空間與信號子空間相同；其中，當信源個數(shù)和陣元個數(shù)相等時，對分離矩陣W直接求逆得到混合矩陣即當W不是方陣時，利用W的廣義逆得到混合矩陣(4)選擇測向方法，如果利用干涉儀測向方法得到每個信源方向，則轉(zhuǎn)入步驟(5)；如果利用空間譜測向方法得到每個信源方向，則轉(zhuǎn)入步驟(6)；(5)根據(jù)計算出每個信源相對于天線陣列中參考天線單元的估計相位差，將估計相位差與實際陣列響應(yīng)作相關(guān)運算，相關(guān)性最大值對應(yīng)的角度為該信源方向，結(jié)束；(6)信號子空間與噪聲子空間正交，則由得到噪聲子空間，根據(jù)天線陣列流形與噪聲子空間計算得到代價函數(shù)，代價函數(shù)最大值對應(yīng)的角度為該信源方向。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王艷溫，
申請(專利權(quán))人：中國電子科技集團公司第五十四研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：河北;13
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