基于盲源分离的同频多信号测向方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105548952A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201510881552.2(22)申请日2015.12.03(71)申请人中国电子科技集团公司第五十四研究所地址050081河北省石家庄市中山西路589号第五十四所电子战部(72)发明人王艳温(74)专利代理机构河北东尚律师事务所13124代理人王文庆(51)Int.Cl.G01S3/46(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称基于盲源分离的同频多信号测向方法(57)摘要本技术公开了一种基于盲源分离的同频多信号测向方法，它涉及通信对抗领域中一种同频多信号测向方法，该技术基于盲源分离、干涉仪、空间谱等处理方法，能够实现复杂电磁环境下对同频多目标信号的高精度、高分辨测向，特别适用于超短波侦测装备。本技术提出了一种复数域的快速联合对角化盲源分离算法，与现有的盲源分离算法相比，取消了白化预处理和对目标矩阵的正定性限制，避免了白化处理和正定性假设对算法性能的影响，允许目标矩阵组和混叠矩阵为复值，降低了计算复杂度低，避免了平凡解，提高了盲源分离算法的稳定性和适用性。通过性能稳健的盲源分离算法，逐个分离出每个源信号，再对每个源信号利用干涉仪或空间谱方法分别进行测向，大大提高了信干比，从而提高了对同频多目标信号在低信噪比情况下的测向分辨率和测向精度。CN105548952ACN105548952A权利要求书1/1页1.一种基于盲源分离的同频多信号测向方法，其特征在于包括以下步骤：(1)对天线阵列接收信号进行信源个数估计：利用天线阵列接收信号计算协方差矩阵，对协方差矩阵进行特征值分解得到特征值，采用对角加载技术修正特征值，使得修正后的特征值分布在加载值的设定区域，然后对修正后的特征值利用信息论准则估计得到信源的个数N；(2)根据估计的信源个数，采用快速的复数域联合对角化盲分离算法得到分离矩阵W；(3)根据分离矩阵W，求得用于估计信源发射信号方向角的混合矩阵混合矩阵的列向量为天线阵列对某一方向信源发射信号的响应估计的扩展空间与信号子空间相同；其中，当信源个数和阵元个数相等时，对分离矩阵W直接求逆得到混合矩阵即当W不是方阵时，利用W的广义逆得到混合矩阵(4)选择测向方法，如果利用干涉仪测向方法得到每个信源方向，则转入步骤(5)；如果利用空间谱测向方法得到每个信源方向，则转入步骤(6)；(5)根据计算出每个信源相对于天线阵列中参考天线单元的估计相位差，将估计相位差与实际阵列响应作相关运算，相关性最大值对应的角度为该信源方向，结束；(6)信号子空间与噪声子空间正交，则由得到噪声子空间，根据天线阵列流形与噪声子空间计算得到代价函数，代价函数最大值对应的角度为该信源方向。2.根据权利要求1所述的基于盲源分离的同频多信号测向方法，其特征在于：步骤(2)具体包括以下步骤：(201)确定可联合对角化目标矩阵组：利用天线阵列接收信号的四阶累积量切片矩阵组、天线阵列接收信号在不同时刻的二阶相关矩阵组、天线阵列接收信号的非零时延相关矩阵组或四阶累积量切片矩阵组、二阶相关矩阵组和非零时延相关矩阵组的三者组合作为可联合对角化的目标矩阵组；(202)对可联合对角化的目标矩阵组进行降维处；(203)通过逐级迭代，对降维后的目标矩阵组进行联合对角化处理，直到算法收敛，得到分离矩阵W。2CN105548952A说明书1/5页基于盲源分离的同频多信号测向方法技术领域[0001]本技术涉及通信对抗领域中一种同频多信号测向方法，该技术基于对天线阵列接收同频多目标信号进行盲源分离、干涉仪测向、空间谱测向等处理，通过性能稳健的盲源分离算法，逐个分离出每个源信号，再分别对每个源信号进行测向，提高了信干比，能够实现对同频多目标信号在低信噪比、复杂电磁环境下的高分辨、高精度测向，特别适用于超短波侦测装备。背景技术[0002]随着通信技术的不断发展，各种新型通信体制广泛应用，战场电磁环境日趋复杂，同频多目标信号大量存在，而目前超分辨测向技术在实际电磁环境中特别是在低信噪比下不能有效地进行高分辨测向，无法达到实战需求。传统的干涉仪测向技术只能够实现对非同频信号的测向，当多个信号频谱重叠时，不能够准确获得每个信号的瞬时相位，无法利用干涉仪测向。目前的盲源分离技术都需要进行预白化处理，且假定目标矩阵组为实值的正定性矩阵，由于目标矩阵组通常都是通过统计方法得到，本身存在一定的误差，正定性难以保证，这就导致了白化操作的不精确，而且这种预处理阶段引入的误差，无法在随后的处理算法中得以校正，影响了总体算法的性能。本技术提出的盲源分离技术结合干涉仪和空间谱测向技术可以摒弃盲源分离的白化预操作和对目标矩阵的正定性假设，可以解决干涉仪用于同频