基于同步序列相关性的信号测向方法、系统、设备及介质

1.一种基于同步序列相关性的信号测向方法，其特征在于，所述方法包括：使用由多个接收天线单元组成的阵列天线，接收低轨卫星互联网终端发射的不同方向的信号，并对接收信号进行预处理；其中，所述低轨卫星互联网终端发射的信号帧头部中包含有同步序列；在信号预处理后，进一步对各天线通道中的接收信号进行延迟调整，并基于所述同步序列的时域相关性特征，对各天线通道中的接收信号与对应的经过延迟调整的接收信号进行互相关处理，计算得到延迟相关值波形，并根据峰值检测算法对各天线通道的延迟相关值波形进行相关峰值检测；其中，所述时域相关性特征是指同步序列的前后两半在时域上相同；根据MUSIC测向算法收集相关峰值检测后的多天线通道的延迟相关值波形数据，构建接收信号矩阵，通过对所述接收信号矩阵的协方差矩阵进行特征分解，获取信号子空间与噪声子空间，并根据噪声子空间与信号源之间的正交性，采用谱峰搜索算法计算获取各天线通道接收信号的到达角度，实现低轨卫星互联网终端的信号测向；其中，对各天线通道中的接收信号进行延迟调整，并基于所述同步序列的时域相关性特征，对各天线通道中的接收信号与对应的经过延迟调整的接收信号进行互相关处理，计算得到延迟相关值波形，包括：对各天线通道中的接收信号进行延迟调整，且延迟时间的长度为同步序列长度的二分之一；基于所述同步序列的时域相关性特征，对各天线通道中的接收信号与对应的经过延迟调整的接收信号进行互相关处理，计算得到延迟相关值波形；其中，延迟相关值的计算公式表示为： ；其中， 为接收信号， 为接收信号的共轭， 为延迟时间， 表示时刻， 为延迟相关值， 用于表示信号中同步序列的接收程度，当同步序列逐渐被接收时， 的值会逐渐升高，当完全接收同步序列时， 的值达到最大，即达到相关峰值；其中，阵列天线中各个接收天线单元的位置不同，接收到的信号时延存在不同，导致不同天线通道的延迟相关值波形存在时延差异，通过比较不同天线通道延迟相关值波形的时延差异，计算出信号的入射角度。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对接收信号进行预处理，包括：对接收信号依次进行滤波及放大处理，滤除信号中的噪声和干扰成分，并提高信号强度和信噪比。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述峰值检测算法包括阈值检测算法和峰值搜索算法；其中，所述阈值检测算法通过设定一个阈值，当延迟相关值超过该设定阈值时，判定检测到相关峰值；所述峰值搜索算法通过在延迟相关值波形中搜索最大值，确定相关峰值的位置。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据MUSIC测向算法收集相关峰值检测后的多天线通道的延迟相关值波形数据，构建接收信号矩阵，通过对所述接收信号矩阵的协方差矩阵进行特征分解，获取信号子空间与噪声子空间，包括：根据MUSIC测向算法，收集相关峰值检测后的多天线通道的延迟相关值波形数据，形成接收信号矩阵 ，并计算接收信号矩阵 的协方差矩阵 ，表示为： ；其中， 为快拍数，也就是接收到的信号样本数量， 为第 次快拍的接收信号向量，上标 H 表示共轭转置；对所述协方差矩阵 进行特征分解，获取信号子空间与噪声子空间，表示为： ；其中， 为信号子空间基， 为信号子空间的特征值矩阵， 为噪声子空间基， 为噪声子空间的特征值矩阵。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据噪声子空间与信号源之间的正交性，采用谱峰搜索算法计算获取各天线通道接收信号的到达角度，实现低轨卫星互联网终端的信号测向，包括：噪声子空间基 与任何信号源的导向向量 正交，表示为 ；其中， ， 为信号源的数量， 表示第 个信号源的导向向量；根据噪声子空间与信号源之间的正交性，构建空间谱函数 ，表示为： ； ；其中， 为阵列天线中的接收天线单元数量，上标 T 表示转置， 表示虚数单位， 为信号的到达角度；采用谱峰搜索算法，在整个空间范围内搜索空间谱函数 的峰值位置，这些峰值对应的就是各天线通道接收信号的到达角度，表示为： ；其中， 表示第 个天线通道接收信号的到达角度。 6.一种基于同步序列相关性的信号测向系统，其特征在于，所述系统包括：阵列天线、预处理模块、延迟相关处理模块、相关峰值检测模块和MUSIC测向模块；其中，所述阵列天线由多个接收天线单元组成，用于接收低轨卫星互联网终端发射的不同方向的信号；其中，所述低轨卫星互联网终端发射的信号帧头部中包含有同步序列；所述预处理模块，用于对各接收天线单元接收的信号进行预处理；所述延迟相关处理模块，用于在信号预处理后，对各天线通道中的接收信号进行延迟相关处理，由延迟模块和相关器组成；其中，所述延迟模块用于对各天线通道中的接收信号进行延迟调整；所述相关器用于基于所述同步序列的时域相关性特征，对各天线通道中的接收信号与对应的经过延迟调整的接收信号进行互相关处理，计算得到延迟相关值波形；其中，所述时域相关性特征是指同步序列的前后两半在时域上相同；所述相关峰值检测模块，用于根据峰值检测算法对各天线通道的延迟相关值波形进行相关峰值检测；所述MUSIC测向模块，用于根据MUSIC测向算法收集相关峰值检测后的多天线通道的延迟相关值波形数据，构建接收信号矩阵，通过对所述接收信号矩阵的协方差矩阵进行特征分解，获取信号子空间与噪声子空间，并根据噪声子空间与信号源之间的正交性，采用谱峰搜索算法计算获取各天线通道接收信号的到达角度，实现低轨卫星互联网终端的信号测向；其中，对各天线通道中的接收信号进行延迟调整，并基于所述同步序列的时域相关性特征，对各天线通道中的接收信号与对应的经过延迟调整的接收信号进行互相关处理，计算得到延迟相关值波形，包括：对各天线通道中的接收信号进行延迟调整，且延迟时间的长度为同步序列长度的二分之一；基于所述同步序列的时域相关性特征，对各天线通道中的接收信号与对应的经过延迟调整的接收信号进行互相关处理，计算得到延迟相关值波形；其中，延迟相关值的计算公式表示为： ；其中， 为接收信号， 为接收信号的共轭， 为延迟时间， 表示时刻， 为延迟相关值， 用于表示信号中同步序列的接收程度，当同步序列逐渐被接收时， 的值会逐渐升高，当完全接收同步序列时， 的值达到最大，即达到相关峰值；其中，阵列天线中各个接收天线单元的位置不同，接收到的信号时延存在不同，导致不同天线通道的延迟相关值波形存在时延差异，通过比较不同天线通道延迟相关值波形的时延差异，计算出信号的入射角度。 7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：参考源，用于为不同天线通道的预处理模块提供统一参考源，确保时钟同步，辅助相关计算的采样同步处理。 8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。 9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。