一种基于频域TOEPLITZ矩阵重构的跳频信号快速测向方法与流程

技术特征：
1.一种基于频域toeplitz矩阵重构的跳频信号快速测向方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、建立均匀线阵以及对应的接收信号数据模型；步骤s2、通过快速傅里叶变换fft获取频域数据模型，并构建谱峰搜索函数，找到k个峰值并提取对应的横坐标，作为信号的精准瞬时频率估计值；步骤s3、基于提取的所述峰值对应的k组频域数据，利用协方差矩阵的toeplitz矩阵特性，构建基于频域数据的协方差矩阵；步骤s4、基于所述协方差矩阵的特征分解，计算噪声子空间e
nk
，并根据root-music原理构造多项式求解，获取最接近单位圆的根步骤s5、找到k个最接近于单位圆上的根作为最终解，并基于每个根对应的信号频率解出最终的方向角。2.根据权利要求1所述的一种基于频域toeplitz矩阵重构的跳频信号快速测向方法，其特征在于，所述步骤s1中建立的均匀线阵包括m个排列成一条直线的天线阵元，阵元间距满足d0＝λ/2，其中λ为入射信号的最大载波波长；k个入射信号的入射角满足：θ
k
∈[-π/2,π/2],k＝1,2,
…
,k，频率依次为f1,f2,
…
,f
k
；则所述均匀线阵在t时刻接收k个跳频信号的接收信号数据模型如下：x(t)＝as(t) n(t)其中x为m
×
1的矩阵，a＝[a(θ1),a(θ2),
…
,a(θ
k
)]，代表方向矩阵，且满足：j代表虚数符号；d0表示均匀线阵中两个阵元之间的间距；c代表光速；表示均匀线阵中两个阵元之间的间距；c代表光速；代表信号向量，代表噪声向量。3.根据权利要求2所述的一种基于频域toeplitz矩阵重构的跳频信号快速测向方法，其特征在于，所述步骤s2中首先将每个天线阵元接收到的信号数据重新排列获得：将时域数据x进行快速傅里叶变换fft，获取当前各个接收信号的实时频率值，即频域数据：其中，x
m
(t
j
)为x
m
的第j个元素，构造谱峰搜索函数如下：由于不同的信号不共享同一瞬时频率，可以找到k个峰值的横坐标f1,f2,
…
,f
k
作为信号的精确瞬时频率估计值。4.根据权利要求3所述的一种基于频域toeplitz矩阵重构的跳频信号快速测向方法，
其特征在于，步骤s3中所述协方差矩阵由m个频域数据利用矩阵的toeplitz性质构造而成；由于其中是固定的相位差；|v
k
|是固定的幅值；q
k
,k＝1,2,
…
,k，代表各谱峰值的横坐标索引，由toeplitz性质构建协方差矩阵如下：其中q
k
是的相位。5.根据权利要求4所述的一种基于频域toeplitz矩阵重构的跳频信号快速测向方法，其特征在于，步骤s4中，首先对协方差矩阵进行特征分解如下：得到信号的噪声子空间e
nk
，其中d
sk
表示的最大特征值，d
nk
表示包含其他特征值的对角矩阵；e
sk
代表信号子空间对应的最大特征值的特征向量，噪声子空间e
nk
由对应的其他特征向量组成；然后根据root-music原理构造多项式如下：其中a(z)＝[1,z1,
…
,z
m-1
]为方向向量；获取最接近单位圆的根：即为所需根6.根据权利要求5所述的一种基于频域toeplitz矩阵重构的跳频信号快速测向方法，其特征在于，步骤s5中最终方向角的估计结果如下：

技术总结
本发明公开了一种基于频域TOEPLITZ矩阵重构的跳频信号快速测向方法，首先建立接收信号数据模型，通过快速傅里叶变换FFT获取频域数据模型，并构建谱峰搜索函数，找到K个峰值并提取对应的横坐标，作为信号的精准瞬时频率估计值；然后基于提取的所述峰值对应的K组频域数据，利用协方差矩阵的TOEPLITZ矩阵特性，构建基于频域数据的协方差矩阵；基于所述协方差矩阵的特征分解，计算噪声子空间E


技术研发人员：朱倍佐 张淇婷 李建峰 李宝宝 张小飞
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2022/1/21