基于聚类加权协方差矩阵的ADS-B信号分离算法

摘要

广播式自动相关监视（ADS-B,automatic dependent surveillance-broadcast）系统采用同一频段随机广播的方式发射ADS-B信号，这将导致ADS-B信号产生交织，威胁航空安全。目前，利用Capon算法分离ADS-B信号时，未考虑到ADS-B信号的脉冲特性，这会使Capon算法的性能大幅下降。因此，本文针对ADS-B交织信号，设计了基于聚类加权协方差矩阵的信号分离算法。首先，根据ADS-B信号的脉冲特性分析出其在阵列响应上的特征，借助K均值聚类算法筛选出只有噪声、只有第1条信号和只有第2条信号的3类快拍，分别计算这3类快拍的协方差矩阵。其次，选择由噪声快拍得到的协方差矩阵和预抑制信号快拍得到的协方差矩阵，并求两者之和，以此代替Capon算法目标函数中利用所有快拍估计的协方差矩阵。最后，结合Capon算法，实现对ADS-B交织信号的分离。结果表明，该方法在分离ADS-B交织信号时的性能显著提升。

关键词

阵列信号处理 / ADS-B / 脉冲特性 / K均值聚类算法 / 信号分离