采用均勻圓陣快速測(cè)定空間譜的方法
【專(zhuān)利摘要】該發(fā)明屬于采用均勻圓陣快速測(cè)定空間譜的方法，包括：初始化處理，確定各方向向量的對(duì)偶向量，確定信號(hào)子空間中各個(gè)列向量的對(duì)偶向量，快速逆離散傅立葉變換處理以確定各譜向量，最后確定與所有搜索角度對(duì)應(yīng)的空間譜。該發(fā)明利用均勻圓陣方向向量之間存在的循環(huán)移位關(guān)系，將【背景技術(shù)】需對(duì)每一個(gè)搜索角度對(duì)應(yīng)的空間譜值進(jìn)行計(jì)算才能組成其空間譜，改為通過(guò)均勻圓陣方向向量子集中的方向向量來(lái)測(cè)定空間譜，其測(cè)定空間譜所需時(shí)間均不到【背景技術(shù)】的四分之一；因而具有可大幅度降低空間譜測(cè)定所需的計(jì)算量、對(duì)均勻圓陣的空間譜進(jìn)行快速測(cè)定，且在相同的時(shí)間條件的限制下，可用于更高精度和分辨率的角度搜索，獲得高精度、高分辨率的空間譜等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】采用均勻圓陣快速測(cè)定空間譜的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子信息【技術(shù)領(lǐng)域】中天線(xiàn)陣列空間譜的測(cè)定方法，特別是一種采用均勻圓陣快速測(cè)定空間譜的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]利用天線(xiàn)陣列測(cè)定空間譜的技術(shù)廣泛應(yīng)用于電子偵察、雷達(dá)、通信、聲納、地震、射電天文等諸多領(lǐng)域，空間譜是測(cè)定信號(hào)來(lái)波方向、進(jìn)行波束形成的重要依據(jù)。測(cè)定空間譜需要按照一定的角度間隔在一定的角度范圍內(nèi)確定每一個(gè)搜索的角度對(duì)應(yīng)的空間譜值，所有空間譜值構(gòu)成空間譜。因此，需要測(cè)定的空間譜值的個(gè)數(shù)等于要搜索的角度個(gè)數(shù)。為了獲得高精度、高分辨率的空間譜測(cè)定結(jié)果，需要設(shè)置的角度間隔很小，相應(yīng)需要搜索的角度個(gè)數(shù)很多，因而導(dǎo)致測(cè)定空間譜所需的時(shí)間增加；當(dāng)陣元數(shù)變大時(shí)，由于每個(gè)搜索的角度所需的計(jì)算量變大，又導(dǎo)致測(cè)定空間譜所需的時(shí)間隨著搜索的角度間隔變小而巨增。
[0003]基于子空間原理的空間譜測(cè)定方法，例如，2008年3月26日公開(kāi)的申請(qǐng)?zhí)枮?00610113171、名稱(chēng)為《適用于均勻圓陣的陣列互耦校正與信源測(cè)向方法》的專(zhuān)利文獻(xiàn)，該信源測(cè)向方法對(duì)應(yīng)每個(gè)搜索的角度，均需通過(guò)下式測(cè)定其空間譜值(即空間譜直接測(cè)定方法):

【權(quán)利要求】
1.采用均勻圓陣快速測(cè)定空間譜的方法，包括: 步驟1.初始化處理:將均勻圓陣的徑波比、天線(xiàn)個(gè)數(shù)、信號(hào)個(gè)數(shù)、搜索的角度范圍、相鄰搜索角度之間的間隔角度、所有搜索的角度的個(gè)數(shù)P進(jìn)行初始化處理并存入內(nèi)存； 步驟2.確定各方向向量的對(duì)偶向量:先確定均勻圓陣方向向量子集中的方向向量個(gè)數(shù)，再確定均勻圓陣方向向量子集，然后對(duì)均勻圓陣方向向量子集中的每個(gè)方向向量進(jìn)行快速離散傅立葉變換，從而確定均勻圓陣方向向量子集中的每個(gè)方向向量的對(duì)偶向量； 步驟3.確定信號(hào)子空間中各個(gè)列向量的對(duì)偶向量:先確定用于表示均勻圓陣的樣本自相關(guān)矩陣信號(hào)子空間的所有列向量，再對(duì)均勻圓陣的樣本自相關(guān)矩陣的信號(hào)子空間中的每個(gè)列向量進(jìn)行快速離散傅立葉變換，并取共軛，從而確定信號(hào)子空間中的每個(gè)列向量的對(duì)偶向量； 步驟4.快速逆離散傅立葉變換處理以確定各譜向量:將方向向量子集中的第I個(gè)方向向量的對(duì)偶向量分別與信號(hào)子空間中的第I個(gè)至最后一個(gè)列向量的對(duì)偶向量的對(duì)應(yīng)元素相乘，得到與信號(hào)個(gè)數(shù)相等個(gè)積向量；再對(duì)每個(gè)積向量分別進(jìn)行快速逆離散傅立葉變換處理，得到一組個(gè)數(shù)與信號(hào)個(gè)數(shù)相等、其元素個(gè)數(shù)與天線(xiàn)個(gè)數(shù)相同的譜向量；然后再依次將方向向量子集中的第2個(gè)至最后一個(gè)個(gè)方向向量的對(duì)偶向量分別與信號(hào)子空間中的第I個(gè)至最后一個(gè)列向量的對(duì)偶向量的對(duì)應(yīng)元素相乘，再對(duì)所得的各積向量分別進(jìn)行快速逆離散傅立葉變換處理，得到相應(yīng)的其余各組譜向量后，一并轉(zhuǎn)步驟5 ； 步驟5.確定與所有搜索角度對(duì)應(yīng)的空間譜:對(duì)步驟4所得每一組譜向量均按:將該組各譜向量中的各個(gè)元素分別取絕對(duì)值并平方，然后再將各譜向量中平方后的對(duì)應(yīng)元素分別相加，所得各和值即分別為與相應(yīng)搜索角度對(duì)應(yīng)的空間譜值；繼而按相同方法得到其余各組譜向量與各搜索角度對(duì) 應(yīng)的空間譜值；從而得到由天線(xiàn)個(gè)數(shù)與方向向量子集中方向向量個(gè)數(shù)的乘積個(gè)空間譜值組成的空間譜。
2.按權(quán)利要求1所述采用均勻圓陣快速測(cè)定空間譜的方法，其特征在于在步驟I中所述所有搜索的角度的個(gè)數(shù)P = [360° /d]，360°是搜索的角度范圍，d為相鄰搜索角度之間的間隔角度。
3.按權(quán)利要求1所述采用均勻圓陣快速測(cè)定空間譜的方法，其特征在于在步驟2中所述確定均勻圓陣方向向量子集中的方向向量個(gè)數(shù)Q= [P/M]，所述確定均勻圓陣方向向量子集為，其中， —IM-1 //I \) )= e0--‘ 07 α表示均勻圓陣的徑波比，[]τ表示向量轉(zhuǎn)置，Qtj= (q-l)d, q = 1，2，…，Q。
4.按權(quán)利要求1所述采用均勻圓陣快速測(cè)定空間譜的方法，其特征在于在步驟3中所述確定用于表示均勻圓陣的樣本自相關(guān)矩陣信號(hào)子空間的所有列向量為uk，k=l，2，...，!(，K是信號(hào)的個(gè)數(shù)。
5.按權(quán)利要求1所述采用均勻圓陣快速測(cè)定空間譜的方法，其特征在于在步驟3中所述得到信號(hào)子空間中的每個(gè)列向量的對(duì)偶向量為Vk為:vk= (FFT(Uk))%其中，F(xiàn)FT(Uk)表示對(duì)方向向量Uk進(jìn)行快速離散傅立葉變換，(FFT(Uk)廣表示對(duì)FFT(Uk)取共軛，k= 1，2，…，K，K為信號(hào)的個(gè)數(shù)。
6.按權(quán)利要求1所述采用均勻圓陣快速測(cè)定空間譜的方法，其特征在于在步驟4中所述對(duì)所得向量進(jìn)行快速逆離散傅立葉變換，結(jié)果為:其中，表示對(duì)方向向量b(A)G)%進(jìn)行快速逆離散傅立葉變換，ΜΜΘ'表示方向向量的對(duì)偶向量b( θ q)與信號(hào)子空間中的每個(gè)列向量的對(duì)偶向量vk的對(duì)應(yīng)元素相乘所得的向量，k= 1，2，...，!(，K為信號(hào)的個(gè)數(shù)。
7.按權(quán)利要求1所述采用均勻圓陣快速測(cè)定空間譜的方法，其特征在于在步驟5中所述由快速逆離散傅立葉變換得到所有搜索角度對(duì)應(yīng)的空間譜為:
其中，9q= (q_l)d，d是相鄰搜索角度之間的間隔角度，q = 1，2，…，Q，Q是均勻圓陣方向向量子集中的方向向量個(gè)數(shù)，m= 1，2，一^，11為均勻圓陣的天線(xiàn)個(gè)數(shù)，》丨"(4)表示向量wk( Θ q)的第m個(gè)元素，k = I, 2,…，K, K為信號(hào)的個(gè)數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01S3/46GK104049234SQ201410100251
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】萬(wàn)群, 徐保根, 萬(wàn)義和, 湯四龍, 鄒麟, 叢迅超, 劉江波, 丁學(xué)科, 饒中初 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué), 同方電子科技有限公司