本發(fā)明屬于陣列信號處理技術領域，尤其涉及一種近場信號源波達方向和波達時間確定方法及裝置。

背景技術：

陣列信號處理是指對在空間按一定方式排列的傳感器陣列所接收的信號進行處理，增強有用信號，抑制無用信號和噪聲，并從接收信號中提取有用的信號參數(shù)和特征信息。作為現(xiàn)代信號處理的一個重要分支，陣列信號處理已在通信、雷達、聲吶、地震勘探和射電天文等領域取得了廣泛應用和迅速發(fā)展。信號的波達方向估計是陣列信號處理的一個基本問題，也是雷達、聲吶、通信等領域的重要任務之一。

寬帶線性調頻信號由于其多徑分辨率較高以及抗多普勒頻移的特性，在各種定位系統(tǒng)中也有著廣泛應用。在寬帶信號入射條件下，信號模型的方向向量與時間參數(shù)有關，因此傳統(tǒng)的窄帶信源估計算法不能直接推廣到寬帶領域。

由于寬帶線性調頻信號接收信號的方向向量是時變的，現(xiàn)有波達方向和波達時間估計算法需要大量的快拍數(shù)據(jù)，采樣時間過長，樣本誤差變大從而影響估計結果的精度，無法滿足實際應用需要。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種近場信號源波達方向和波達時間確定方法及裝置，以解決現(xiàn)有的估計算法需要大量的快拍數(shù)據(jù)，采樣時間過長，樣本誤差變大從而影響估計結果精度的問題。

本發(fā)明實施例的第一方面，提供了一種近場信號源波達方向和波達時間確定方法，包括：

獲取預設傳感器陣列接收的近場信號源發(fā)射的寬帶線性調頻信號；

對所述寬帶線性調頻信號進行分數(shù)階傅里葉變換，獲得分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號；

根據(jù)所述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號確定分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量和分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)；

根據(jù)所述分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量、所述分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)和快拍次數(shù)，確定各個掃描點的功率；

對各個所述掃描點的功率進行二維譜峰搜索；

根據(jù)搜索出的功率譜峰確定所述近場信號源中各個近場信號的波達方向和波達時間。

本發(fā)明實施例的第二方面，提供了一種近場信號源波達方向和波達時間確定裝置，包括：

寬帶線性調頻信號獲取模塊，用于獲取預設傳感器陣列接收的近場信號源發(fā)射的寬帶線性調頻信號；

分數(shù)階傅里葉變換模塊，用于對所述寬帶線性調頻信號進行分數(shù)階傅里葉變換，獲得分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號；

方向向量和波形參數(shù)確定模塊，用于根據(jù)所述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號確定分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量和分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)；

掃描點功率確定模塊，用于根據(jù)所述分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量、所述分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)和快拍次數(shù)，確定各個掃描點的功率；

二維譜峰搜索模塊，用于對各個所述掃描點的功率進行二維譜峰搜索；

波達方向和波達時間確定模塊，用于根據(jù)搜索出的功率譜峰確定所述近場信號源中各個近場信號的波達方向和波達時間。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例的有益效果為：本發(fā)明近場信號源波達方向和波達時間確定方法及裝置，由于利用分數(shù)階傅里葉變換將時域的寬帶線性調頻信號變換為分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號，然后推導出近場陣列輸出信號的時不變的方向向量及波形參數(shù)，通過譜峰搜索，實現(xiàn)近場條件下近場信號波達方向和波達時間的聯(lián)合估計，不依賴大量快拍，采樣時間短，估計結果精度高，滿足實際應用需要。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例一提供的近場信號源波達方向和波達時間確定方法流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例二提供的基于圖1所示方法一個具體示例中近場信號源波達方向和波達時間確定方法流程圖；

圖3是本發(fā)明一個實施例中提供的仿真結果圖；

圖4是本發(fā)明實施例三提供的近場信號源波達方向和波達時間確定裝置的結構框圖。

具體實施方式

以下描述中，為了說明而不是為了限定，提出了諸如特定系統(tǒng)結構、技術之類的具體細節(jié)，以便透徹理解本發(fā)明實施例。然而，本領域的技術人員應當清楚，在沒有這些具體細節(jié)的其它實施例中也可以實現(xiàn)本發(fā)明。在其它情況中，省略對眾所周知的系統(tǒng)、裝置、電路以及方法的詳細說明，以免不必要的細節(jié)妨礙本發(fā)明的描述。

為了說明本發(fā)明所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。

實施例一

圖1示出了本發(fā)明實施例一提供的近場信號源波達方向和波達時間確定方法的實現(xiàn)流程。如圖所示該方法可以包括以下步驟：

步驟s101，獲取預設傳感器陣列接收的近場信號源發(fā)射的寬帶線性調頻信號。

這里，預設傳感器陣列可以根據(jù)實際需求設置，例如預設傳感器陣列包含m個傳感器，m個傳感器沿x軸呈直線排列，間距為d。具體的坐標系可以根據(jù)實際情況建立。近場信號源包括k個近場信號，位于[r,θ]，其中r＝[r1,r2,...,rk]^t表示距離向量，θ＝[θ1,θ2,...,θk]^t表示方位向量。

具體地，寬帶線性調頻信號可以為x(t)＝aexp(j2πf0t+jπμt²)，其中a表示該信號的信號幅度，f0表示該信號的中心頻率，μ表示該信號的調頻率。

步驟s102，對所述寬帶線性調頻信號進行分數(shù)階傅里葉變換，獲得分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號。

這里，分數(shù)階fourier(傅里葉)變換是信號在時頻平面內坐標軸繞原點逆時針旋轉任意角度后構成的分數(shù)階fourier域上的表示方法。

具體地，可以對寬帶線性調頻信號進行預設旋轉角度的分數(shù)階傅里葉變換，預設旋轉角度可以根據(jù)需要設置。

步驟s103，根據(jù)所述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號確定分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量和分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)。

這里，可以對分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號做近似處理，獲得分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號近似值，進一步根據(jù)該近似值的矩陣形式，確定分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量和分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)。

步驟s104，根據(jù)所述分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量、所述分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)和快拍次數(shù)，確定各個掃描點的功率。

具體地，根據(jù)分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量和分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，確定分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的矩陣形式，根據(jù)該矩陣形式和快拍次數(shù)確定分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的離散形式，進一步確定該離散形式對應的協(xié)方差矩陣，根據(jù)該協(xié)方差矩陣確定信號幅度，最后根據(jù)信號幅度確定各個掃描點的功率。

步驟s105，對各個所述掃描點的功率進行二維譜峰搜索。

步驟s106，根據(jù)搜索出的功率譜峰確定所述近場信號源中各個近場信號的波達方向和波達時間。

這里，進行二維譜峰搜索，尋找功率譜峰的位置，根據(jù)對應的掃描角度和距離確定近場信號源中各個近場信號的波達方向和波達時間。

具體地，波達時間為掃描距離與寬帶線性調頻信號的波速相除后的商。

從以上描述可知，本發(fā)明實施例近場信號源波達方向和波達時間確定方法，由于利用分數(shù)階傅里葉變換將時域的寬帶線性調頻信號變換為分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號，然后推導出近場陣列輸出信號的時不變的方向向量及波形參數(shù)，通過譜峰搜索，實現(xiàn)近場條件下近場信號波達方向和波達時間的聯(lián)合估計，相比傳統(tǒng)的需要大量快拍數(shù)的估計方法，本發(fā)明實施例可以在近場快拍數(shù)受限的環(huán)境下，實現(xiàn)波達方向和波達時間的精確估計，更適于在信道環(huán)境不穩(wěn)定情況下的信號源位置探測。

此外，在一個具體示例中，所述預設傳感器陣列包括第一預設數(shù)目個沿預設方向呈直線排列的傳感器，各個所述傳感器之間的間距為預設距離，所述近場信號源包括第二預設數(shù)目個近場信號。

此外，在一個具體示例中，對所述寬帶線性調頻信號進行分數(shù)階傅里葉變換，包括：

根據(jù)表達式對所述寬帶線性調頻信號進行特定階次的分數(shù)階傅里葉變換，其中αd＝arctanμ，αd表示旋轉角度(階次)，d表示各個所述傳感器之間的間距，μ表示所述寬帶線性調頻信號的調頻率，表示第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的旋轉角度為αd的分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號，m＝1,2,...,m，m表示所述第一預設數(shù)目，k＝1,2,...,k，k表示所述第二預設數(shù)目，ρk表示第k個近場信號的反射系數(shù)，a表示所述寬帶線性調頻信號的信號幅度，c表示預設常數(shù)，f0表示所述寬帶線性調頻信號的中心頻率，表示第k個近場信號傳播到第m個傳感器相對于參考傳感器的時延差。

這里，c可以由表達式確定。上述參考傳感器根據(jù)實際需要設置，例如可以設置第一個傳感器為參考傳感器。

此外，在一個具體示例中，所述確定分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量和分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)包括：

對所述做近似處理，得到：

其中表示第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的旋轉角度為αd的分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號近似值。

根據(jù)所述的矩陣形式確定sk(u)＝ρkacexp(j2πf0cosαdu)，其中sk(u)表示第k個近場信號輸出的信號對應的分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，表示第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量。

根據(jù)所述sk(u)確定所述分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，根據(jù)所述確定所述分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量。

具體地，對上述做近似處理，由于值非常小，因此，可近似得到上述將寫成矩陣形式，得到sk(u)和其中可以由表達式確定，其中，d表示預設傳感器陣列中各個傳感器之間的間距，θk表示第k個近場信號的方位，rk表示第k個近場信號的距離，v表示寬帶線性調頻信號的波速。

此外，在一個具體示例中，所述確定各個掃描點的功率包括：

根據(jù)所述分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量和所述分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，獲得所述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的矩陣形式x＝as+e，其中a表示所述分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量，s表示所述分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，e表示單位向量，x＝[x¹,x²,...,x^m]^t，s＝[s1(u),s2(u),...,sk(u)]^t，a＝[a1,a2,...,ak]^t，m＝1,2,...,m，m表示所述第一預設數(shù)目，k＝1,2,...,k，k表示所述第二預設數(shù)目，αd＝arctanμ，αd表示旋轉角度，d表示各個所述傳感器之間的間距，μ表示所述寬帶線性調頻信號的調頻率，表示第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的旋轉角度為αd的分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號，sk(u)表示第k個近場信號輸出的信號對應的分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，表示第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量。

根據(jù)所述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的矩陣形式，獲得所述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的離散形式x(n)＝as(n)+e(n)，其中n＝1,2,...,n，n表示快拍次數(shù)。

根據(jù)表達式確定x(n)的協(xié)方差矩陣r⁽ⁱ⁾，其中h表示共軛轉置，i表示迭代次數(shù)，表示各個掃描點的功率初始值。

根據(jù)表達式確定信號幅度

根據(jù)表達式確定各個掃描點的功率

這里，i表示迭代次數(shù)，i＝1,2,...,i，i表示總的迭代次數(shù)。各個掃描點的功率是在每個可能的方向、距離上進行計算(進行遍歷)，算出的功率值。

實施例二

為了更好地理解上述方法，以下詳細闡述一個本發(fā)明近場信號源波達方向和波達時間確定方法的應用實例。

如圖2所示，本應用實例可以包括：

步驟s201，根據(jù)傳感器陣列流形，獲得近場信號源發(fā)射的的寬帶線性調頻信號x(t)，寬帶線性調頻信號x(t)＝aexp(j2πf0t+jπμt²)，其中a表示該信號的信號幅度，f0表示該信號的中心頻率，μ表示該信號的調頻率。其中傳感器陣列包含m個傳感器，m個傳感器沿x軸呈直線排列，間距為d，坐標系可以根據(jù)實際情況建立。近場信號源包括k個近場信號，位于[r,θ]，其中r＝[r1,r2,…,rk]^t表示距離向量，θ＝[θ1,θ2,...,θk]^t表示方位向量。

步驟s202，對陣列接收到的寬帶線性調頻信號做αd＝arctanμ的分數(shù)階傅里葉變換，推導出分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號。

其中，第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的旋轉角度為αd的分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號可以表示為：

其中αd表示旋轉角度，μ表示所述寬帶線性調頻信號的調頻率，m＝1,2,...,m，m表示傳感器陣列中傳感器的數(shù)目，k＝1,2,...,k，k表示近場信號源中近場信號的數(shù)目，ρk表示第k個近場信號的反射系數(shù)，表示第k個近場信號傳播到第m個傳感器相對于參考傳感器的時延差，c表示預設常數(shù)，這里，c可以由表達式確定。

步驟s203，對上述做近似處理，由于值非常小，因此，可近似得到其中表示第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的旋轉角度為αd的分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號近似值。

步驟s204，將寫成矩陣形式：確定sk(u)＝ρkacexp(j2πf0cosαdu)，其中sk(u)表示第k個近場信號輸出的信號對應的分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，表示第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量。

步驟s205，根據(jù)所述sk(u)確定分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)s，根據(jù)所述確定分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量a。

步驟s206，根據(jù)上述分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量和上述分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，獲得上述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的矩陣形式x＝as+e，其中e表示單位向量，x＝[x¹,x²,...,x^m]^t，s＝[s1(u),s2(u),...,sk(u)]^t，a＝[a1,a2,...,ak]^t，

步驟s207，根據(jù)上述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的矩陣形式，獲得上述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的離散形式x(n)＝as(n)+e(n)，其中n＝1,2,...,n，n表示快拍次數(shù)。

步驟s208，根據(jù)表達式確定x(n)的協(xié)方差矩陣r⁽ⁱ⁾，其中h表示共軛轉置，i表示迭代次數(shù)，表示各個掃描點的功率初始值。

步驟s209，根據(jù)表達式確定信號幅度

步驟s210，根據(jù)表達式確定各個掃描點的功率

這里，重復子步驟208-步驟210，直至掃描到所有的k值，并且功率值不再發(fā)生明顯變化。i表示迭代次數(shù)，i＝1,2,...,i，i表示總的迭代次數(shù)。各個掃描點的功率是在每個可能的方向、距離上進行計算(進行遍歷)，算出的功率值。

步驟s211，對上述各個掃描點的功率進行二維譜峰搜索。

步驟s212，根據(jù)搜索出的功率譜峰確定近場信號源中各個近場信號的波達方向和波達時間。

這里，進行二維譜峰搜索，尋找功率譜峰的位置，根據(jù)對應的掃描角度和距離確定近場信號源中各個近場信號的波達方向和波達時間。

本實施例的效果通過以下仿真進行說明：

(1)仿真條件：

寬帶線性調頻信號中心頻率為12mhz，信號幅度6mhz，調頻率1012hz/s。32個傳感器呈線陣排列，間距為半個波長。采樣頻率60mhz，快拍次數(shù)為2。近場信號方位20°，距離15m。噪聲為高斯白噪聲，信噪比20db。

(2)仿真內容：

采用角度掃描范圍為1°～180°，間隔1°，距離掃描范圍1m～20m間隔1m。對近場信號100次獨立仿真結果如圖3所示。

從圖3中可以看出，本實施例可以精確的估計出近場信號的位置，即便在2個快拍的條件下，仍然保持著高分辨率和低旁瓣的特性，精度也較高。

從以上描述可知，本實施例所使用的寬帶線性調頻信號抗多普勒頻移特性好，多徑分辨率高，由于利用分數(shù)階傅里葉變換將時域的寬帶線性調頻信號變換為分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號，然后推導出近場陣列輸出信號的時不變的方向向量及波形參數(shù)，通過譜峰搜索，實現(xiàn)近場條件下近場信號距離和方位的聯(lián)合估計，不依賴大量快拍，采樣時間短，估計結果精度高，滿足實際應用需要。

應理解，上述實施例中各步驟的序號的大小并不意味著執(zhí)行順序的先后，各過程的執(zhí)行順序應以其功能和內在邏輯確定，而不應對本發(fā)明實施例的實施過程構成任何限定。

實施例三

對應于上文實施例所述的近場信號源波達方向和波達時間確定方法，圖4示出了本發(fā)明實施例提供的近場信號源波達方向和波達時間確定裝置的結構框圖，為了便于說明，僅示出了與本實施例相關的部分。

參照圖4，該裝置包括寬帶線性調頻信號獲取模塊401、分數(shù)階傅里葉變換模塊402、方向向量和波形參數(shù)確定模塊403、掃描點功率確定模塊404、二維譜峰搜索模塊405和波達方向和波達時間確定模塊406。

寬帶線性調頻信號獲取模塊401，用于獲取預設傳感器陣列接收的近場信號源發(fā)射的寬帶線性調頻信號。

具體地，寬帶線性調頻信號可以為x(t)＝aexp(j2πf0t+jπμt²)，其中a表示該信號的信號幅度，f0表示該信號的中心頻率，μ表示該信號的調頻率。

分數(shù)階傅里葉變換模塊402，用于對所述寬帶線性調頻信號進行分數(shù)階傅里葉變換，獲得分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號。

這里，可以對寬帶線性調頻信號進行預設旋轉角度的分數(shù)階傅里葉變換，預設旋轉角度可以根據(jù)需要設置。

方向向量和波形參數(shù)確定模塊403，用于根據(jù)所述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號確定分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量和分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)。

具體地，可以對分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號做近似處理，獲得分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號近似值，進一步根據(jù)該近似值的矩陣形式，確定分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量和分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)。

掃描點功率確定模塊404，用于根據(jù)所述分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量、所述分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)和快拍次數(shù)，確定各個掃描點的功率。

這里，根據(jù)分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量和分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，確定分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的矩陣形式，根據(jù)該矩陣形式和快拍次數(shù)確定分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的離散形式，進一步確定該離散形式對應的協(xié)方差矩陣，根據(jù)該協(xié)方差矩陣確定信號幅度，最后根據(jù)信號幅度確定各個掃描點的功率。

二維譜峰搜索模塊405，用于對各個所述掃描點的功率進行二維譜峰搜索。

波達方向和波達時間確定模塊406，用于根據(jù)搜索出的功率譜峰確定所述近場信號源中各個近場信號的波達方向和波達時間。

這里，進行二維譜峰搜索，尋找功率譜峰的位置，根據(jù)對應的掃描角度和距離確定近場信號源中各個近場信號的波達方向和波達時間。

此外，在一個具體示例中，所述預設傳感器陣列包括第一預設數(shù)目個沿預設方向呈直線排列的傳感器，各個所述傳感器之間的間距為預設距離，所述近場信號源包括第二預設數(shù)目個近場信號。

例如預設傳感器陣列包含m個傳感器，m個傳感器沿x軸呈直線排列，間距為d。具體的坐標系可以根據(jù)實際情況建立。近場信號源包括k個近場信號，位于[r,θ]，其中r＝[r1,r2,...,rk]^t表示距離向量，θ＝[θ1,θ2,...,θk]^t表示方位向量。

此外，在一個具體示例中，所述分數(shù)階傅里葉變換模塊402，用于根據(jù)表達式對所述寬帶線性調頻信號進行特定階次的分數(shù)階傅里葉變換，其中αd＝arctanμ，αd表示旋轉角度，d表示各個所述傳感器之間的間距，μ表示所述寬帶線性調頻信號的調頻率，表示第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的旋轉角度為αd的分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號，m＝1,2,...,m，m表示所述第一預設數(shù)目，k＝1,2,...,k，k表示所述第二預設數(shù)目，ρk表示第k個近場信號的反射系數(shù)，a表示所述寬帶線性調頻信號的信號幅度，c表示預設常數(shù)，f0表示所述寬帶線性調頻信號的中心頻率，表示第k個近場信號傳播到第m個傳感器相對于參考傳感器的時延差。

如圖4所示，在一個具體示例中，所述方向向量和波形參數(shù)確定模塊403包括近似處理單元4031、數(shù)據(jù)處理單元4032和方向向量和波形參數(shù)確定單元4033。

近似處理單元4031，用于對所述做近似處理，得到：

其中表示第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的旋轉角度為αd的分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號近似值。

數(shù)據(jù)處理單元4032，用于根據(jù)所述的矩陣形式確定sk(u)＝ρkacexp(j2πf0cosαdu)，其中sk(u)表示第k個近場信號輸出的信號對應的分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，表示第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量。

方向向量和波形參數(shù)確定單元4033，用于根據(jù)所述sk(u)確定所述分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，根據(jù)所述確定所述分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量。

如圖4所示，在一個具體示例中，所述掃描點功率確定模塊404包括矩陣形式獲得單元4041、離散形式獲得單元4042、協(xié)方差矩陣確定單元4043、信號幅度確定單元4044和掃描點功率確定單元4045。

矩陣形式獲得單元4041，用于根據(jù)所述分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量和所述分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，獲得所述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的矩陣形式x＝as+e，其中a表示所述分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量，s表示所述分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，e表示單位向量，x＝[x¹,x²,...,x^m]^t，s＝[s1(u),s2(u),...,sk(u)]^t，a＝[a1,a2,...,ak]^t，m＝1,2,...,m，m表示所述第一預設數(shù)目，k＝1,2,...,k，k表示所述第二預設數(shù)目，αd＝arctanμ，αd表示旋轉角度，d表示各個所述傳感器之間的間距，μ表示所述寬帶線性調頻信號的調頻率，表示第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的旋轉角度為αd的分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號，sk(u)表示第k個近場信號輸出的信號對應的分數(shù)階傅里葉域的波形參數(shù)，表示第m個傳感器接收的第k個近場信號輸出的信號對應的分數(shù)階傅里葉域時不變的方向向量。

離散形式獲得單元4042，用于根據(jù)所述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的矩陣形式，獲得所述分數(shù)階傅里葉域的寬帶線性調頻信號的離散形式x(n)＝as(n)+e(n)，其中n＝1,2,...,n，n表示快拍次數(shù)。

協(xié)方差矩陣確定單元4043，用于根據(jù)表達式確定x(n)的協(xié)方差矩陣r⁽ⁱ⁾，其中h表示共軛轉置，i表示迭代次數(shù)，表示各個掃描點的功率初始值。

信號幅度確定單元4044，用于根據(jù)表達式確定信號幅度

掃描點功率確定單元4045，用于根據(jù)表達式確定各個掃描點的功率

這里，i表示迭代次數(shù)，i＝1,2,...,i，i表示總的迭代次數(shù)。各個掃描點的功率是在每個可能的方向、距離上進行計算(進行遍歷)，算出的功率值。

從以上描述可知，本發(fā)明實施例近場信號源波達方向和波達時間確定裝置，所使用的寬帶線性調頻信號抗多普勒頻移特性好，多徑分辨率高；實現(xiàn)了近場條件下，目標距離、方位的聯(lián)合估計；不依賴大量快拍，只需要很少的幾個快拍即可完成估計，采樣時間短，結果精度高。

所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為了描述的方便和簡潔，僅以上述各功能單元、模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能單元、模塊完成，即將所述裝置的內部結構劃分成不同的功能單元或模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。實施例中的各功能單元、模塊可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中，上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。另外，各功能單元、模塊的具體名稱也只是為了便于相互區(qū)分，并不用于限制本申請的保護范圍。上述系統(tǒng)中單元、模塊的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。

本領域普通技術人員可以意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、或者計算機軟件和電子硬件的結合來實現(xiàn)。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。專業(yè)技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應認為超出本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明所提供的實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的系統(tǒng)實施例僅僅是示意性的，例如，所述模塊或單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通訊連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通訊連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中?；谶@樣的理解，本發(fā)明實施例的技術方案本質上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)或處理器(processor)執(zhí)行本發(fā)明實施例各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。