步骤六、令 ^detect{Tdetect[1]，Tdetect Tdetect Tdetect[N]}为N个信 号到达相邻两个阵元间延时的支撑集，根据步骤三所述的频率fk下的方向矩阵A(fk)构造 时延为Tdetert[n]的方向矩阵Adrtec;t(fk); 步骤七、根据步骤六所述的Adetot (fk)求出(fk)的伴随矩阵(fk)，获得 步<1_中Tdetect[l]，Tdetect[2]，...，Tdetect[n]，...，Tdetect[N]的值，从而获得频点fk下信 号到达方向QUQ2, . . .，9M的值； 步骤八、将G个频点分成W组，G、W均为正整数，且W小于等于G，采用W个处理器同时 通过步骤一到步骤七所述方法分别求出每个频点的信号的到达方向，对G个频点的信号到 达方向取平均值，获得宽带信号的方向。2. 根据权利要求1所述的连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向方法，其特征 在于，步骤一获得天线阵列的输出信号V(t)的表达式，以第1个阵元作为相位参考点：其中ym(t)为第m个阵元输出的信号向量，bm(t)为第m个阵元接收到的高斯白噪声；m= 1，2，...，M，第n个信号到达相邻两个阵元间的延时为：C为电磁波传播速度，d为M个宽带全向阵元的间距。3. 根据权利要求1所述的连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向方法，其特征 在于，步骤二所述的远场宽带信号加权和s(t)以及它的频域信号x(fk)为： /?=丄其中，fk为s(t)经过傅立叶变换后的频率自变量，k表示第个k频点，k为正整数。4. 根据权利要求1所述的连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向方法，其特征 在于，步骤三所述的获得频域信号Y(fk)、频率fk下的傅立叶变换后信号S(fk)和频率fk下 方向矩阵A(fk)的方法为： 对式（1)进行傅立叶变换： Y(fk) =A(fk)S(fk)+B(fk)k= 1,2,...,G (5) 式中，B(fk)为频率fk下的噪声；其中，a(fk，0n)为宽带阵列对以入射方向为0n的宽带信号在频率点fk的方向向量。5. 根据权利要求1所述的连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向方法，其特征 在于，步骤四所述的在连续域内对信号S(fk)重构优化，并利用凸优化的方法求解使Y(fk) =A(fk)S(fk)的拉格朗日乘数矩阵V(fk)的最优解V。％)的方法为： 通过公式：对连续域内对信号S(fk)重构优化，式中，〇2为各阵元上的噪声功率； 约束条件： |Y(fk)_A(fk)S(fk) | |2彡e!e,为阈值，将式（7)转化为半正定问题，获得公式：约束条件：其中，A#(fk)为A(fk)的伴随矩阵；对式⑶化简得：H(fk)是一个中间变量，用来对优化问题进行求解，而矩阵中元素的位置由p，q确定；I(fk)为单位矩阵；V#(fk)为V(fk)的伴随矩阵，通过此步骤求得V(fk)的最优解入(4)。6. 根据权利要求1所述的连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向方法，其特征 在于，步骤六所述根据步骤三所述的频率fk下的方向矩阵A(fk)获得时延为Tdrtec;t[n]的 方向矩阵Ad_(fk)的方法为： 将支撑集力細^带入到式（6)中获得Adrtert(fk):I7. 根据权利要求1所述的连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向方法，其特征 在于，步骤七所述的获得detect* T detecJl]，Tdetect[2]，...，Tdetect[n]，...，Tdetect[N]的 方法为：对向量Vjfk)求傅立叶逆变换，将离散域内的向量Vjfk)转换为连续时域内的变 量S0(t); A*(fk)V0(fk) =sgn(s0(t)) (11) 其中，sjt)为信号sn(t)经过拟合后的加权和，S()(t)辛0 ; 对式（11)两端取绝对值，结合所有频点的信息有：将、杜咕（4)、1(4)和6带入式（12)中求得丁(^如[1]，1(^咕[2]，...，丁 (^如[11]，. ..，tdrtec;t[N]的值；再根据公式⑵中t[n]与0 "之间的关系即可求解出信号到达角度 9 1，9 2,…，9 N。8. 根据权利要求1所述的连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向方法获得的 测向装置，其特征在于，该装置包括宽带均匀直线阵列（1)、多通道宽带数字接收机（2)和 宽带信号超分辨测向装置（3); 宽带均匀直线阵列（1)用于接收远场宽带信号，并将接收的远场宽带信号发送至多通 道宽带数字接收机（2); 多通道宽带数字接收机（2)接收宽带均匀直线阵列（1)发送的远场宽带信号，并提取 该远场宽带信号的正交分量和同相分量；并将提取的正交分量和同相分量发送至宽带信号 超分辨测向装置（3); 宽带信号超分辨测向装置（3)包括P个数字信号处理器芯片、晶振（3-1)、复位电路 (3-2)、静态存储器（3-3)、复杂可编程逻辑器件（3-4)、闪存器（3-5)、只读存储器（3-6);所 述P个数字信号处理器芯片分为1个主数字信号处理器芯片（3-7)和P-1个从数字信号处 理器芯片（3-8); 主数字信号处理器芯片（3-7)与P-1个从数字信号处理器芯片（3-8)通过串行输入输 出端口进行级联连接，复杂可编程逻辑器件（3-4)的数据、地址和逻辑控制信号输入输出 端同时与P个数字信号处理器芯片的数据、地址和逻辑控制信号输入输出端连接，主数字 信号处理器芯片（3-7)的存储信号输入输出端分别连接静态存储器（3-3)和闪存器（3-5) 的存储信号输入输出端，晶振（3-1)的时钟信号输出端连接主数字信号处理器芯片（3-7) 的时钟信号输入端、复位电路（3-2)的复位信号输出端连接主数字信号处理器芯片（3-7) 的复位信号输入端，复杂可编程逻辑器件（3-4)的存储信号输入端连接只读存储器（3-6) 的存储信号输出端。9. 根据权利要求8所述的连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向方法获得 的测向装置，其特征在于，主数字信号处理器芯片（3-7)与P-1个从数字信号处理器芯片 (3-8)之间通过共享总线紧耦合的方式连接代替主数字信号处理器芯片（3-7)与P-1个从 数字信号处理器芯片（3-8)之间采用的级联连接方式。10. 根据权利要求8所述的连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向方法获得 的测向装置，其特征在于，主数字信号处理器芯片（3-7)与P-1个从数字信号处理器芯片 (3-8)之间采用链路口级联松耦合方式连接代替主数字信号处理器芯片（3-7)与P-1个从 数字信号处理器芯片（3-8)之间采用的级联连接方式。
【专利摘要】连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向方法及装置，本发明属于信号估计与信号处理领域。解决了现有的离散域内稀疏重构方法实现的宽带信号超分辨测向估计精度较低、实现速度较慢的问题。本发明采样频点G划分为W组，每组包含G/W个频点，按照连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向方法求解出信号到达方向估计值，首先对每组中G/W个频点对应的估计值取平均作为每组的估计值，再将W组的估计值再取平均作为最后估计结果。每片数字信号处理器处理一组观测数据，之后将它们处理后的结果进行平均处理得出最后的结果。本发明适用于连续域内稀疏重构实现的宽带信号超分辨测向使用。
【IPC分类】G01S3/782, G01S3/14
【公开号】CN104950282
【申请号】CN201510282559
【发明人】甄佳奇, 李彦超, 王志芳
【申请人】黑龙江大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月28日