CN111781575B - 一比特信号单快拍波达方向估计方法及相关组件 - Google Patents

一比特信号单快拍波达方向估计方法及相关组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一比特信号单快拍波达方向估计方法及相关组件。其中，该方法结合调频一比特量化采样和一比特信号单快拍波达方向估计的特点，对阵列雷达系统前端接收的回波信号先进行去斜处理和频移处理，然后进行调频一比特量化后再进行AD采样，然后在阵列雷达后端的信号处理系统中采用单个采样快拍进行被探测目标的波达方向估计。本发明的阵列雷达前端的一比特量化采样和后端的一比特信号单快拍波达方向估计高度吻合，可以简化阵列测角雷达系统的结构，降低数据采集、传输、存储和处理的成本，降低系统设计复杂度，提高系统的实时处理能力。实现准确的一比特信号单快拍波达方向估计，提高超分辨波达方向估计质量。

Description

一比特信号单快拍波达方向估计方法及相关组件
技术领域
本发明涉及雷达系统应用领域，尤其涉及一种一比特信号单快拍波达方向估计方法及相关组件。
背景技术
目前，雷达系统应用的数据采集模块大多采用12比特(12bit)或16比特(16bit)的高精度AD采样；但随着信号带宽及阵列雷达天线接收通道数增加，数据采集、传输、处理的负担也在不断地加大。举例来说，根据奈奎斯特采样定理，采样一个1G赫兹带宽的雷达回波信号，需要2G赫兹/秒的采样率，如果每个信号采样量化为16比特，则ADC速率需要4GB/秒，一分钟就可以存满一个中等大小的硬盘，对于多个接收通道的阵列雷达而言，采集的数据量增大。
此外，阵列雷达波达方向(Direction ofArrival,波达方向)估计时，如图1所示，快拍数越大，即采样点数越大，均方误差越小，相应的运算量变得很大；而快拍数越小，数据运算量越小，相应的均方误差会增大。因此，为了获得更好的波达方向估计质量，大多测角雷达系统都采用多个采样快拍的波达方向估计算法进行波达方向估计。以经典的超分辨率多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)估计方法为例，如图2所示，随着快拍数增加，波达方向估计谱的波束宽度变窄，阵列的指向性变好，分辨空间信号的能力增强，角度估计精度增加。但实际应用中，过多的快拍数会造成阵列雷达测角系统硬件成本较高，且要求信号处理系统实时处理，因此单快拍情况下的阵列波达方向估计方法的研究具有重要的意义和价值。然而，当只有单个快拍时，MUSIC估计方法已经无法正确估计出目标的波达方向，因此实际应用中只能得到协方差矩阵R的估计值R'(称为采样协方差矩阵)，通常表示为：
其中L表示快拍数。由上述公式可知，当只有1个快拍可用时，采样协方差R'的秩为1，而信号子空间的秩是大于信号数的，造成了秩的亏损，此时利用单快拍构造的协方差矩阵的特征值分解无法区分出信号子空间和噪声子空间。因此经典的MUSIC方法不适用于单快拍波达方向估计的情况。因此现有技术对单次快拍处理的波达方向估计方法还有待提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种一比特信号单快拍波达方向估计方法及相关组件，旨在解决现有技术对信号采集和处理的数据量较多、单快拍处理获得的波达方向估计的质量有待提高以及系统实时处理能力有待提高的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种一比特信号单快拍波达方向估计方法，其包括：
获取阵列雷达检测到的被探测目标的回波信号并对回波信号进行去斜处理得到去斜回波信号；
对去斜回波信号进行频移处理以使去斜回波信号的频带与高次谐波分开；
对频移处理后的去斜回波信号进行一比特量化，并进行AD数据采集得到去斜信号数据；
对去斜信号数据进行傅里叶变换得到频域数据；
将频域数据输入用于波达方向估计并使用均匀线阵的信号模型进行波达方向估计，并输出各个通道的单快拍信号，然后利用各个通道的单快拍信号构造伪协方差矩阵，并对所述伪协方差矩阵进行共轭增强；
然后对伪协方差矩阵进行特征值分解得到信号子空间和噪声子空间；并根据信号子空间和噪声子空间的正交关系构造空间谱函数，搜索空间谱函数的峰值得到波达方向的估计值。
第二方面，本发明实施例提供了一种一比特信号单快拍波达方向估计装置，其包括：
去斜单元，用于获取阵列雷达检测到的被探测目标的回波信号并对回波信号进行去斜处理得到去斜回波信号；
频移单元，用于对去斜回波信号进行频移处理以使去斜回波信号的频带与高次谐波分开；
采集单元，用于对频移处理后的去斜回波信号进行一比特量化，并进行AD数据采集得到去斜信号数据；
变换单元，用于对去斜信号数据进行傅里叶变换得到频域数据；
构造单元，用于将频域数据输入用于波达方向估计并使用均匀线阵的信号模型进行波达方向估计，并输出各个通道的单快拍信号，然后利用各个通道的单快拍信号构造伪协方差矩阵，并对所述伪协方差矩阵进行共轭增强；
获取单元，用于对伪协方差矩阵进行特征值分解得到噪声子空间；并在噪声子空间中获取谱函数峰值，将该谱函数峰值作为波达方向的估计值。
第三方面，本发明实施例又提供了一种计算机设备，其包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的一比特信号单快拍波达方向估计方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其中所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行上述第一方面所述的一比特信号单快拍波达方向估计方法。
本发明公开了一种一比特信号单快拍波达方向估计方法及相关组件，其中，该方法结合调频一比特量化采样和一比特信号单快拍波达方向估计的特点，对阵列雷达系统前端接收的回波信号先进行去斜处理和频移处理，然后进行调频一比特量化后再进行AD采样，然后在阵列雷达后端的信号处理系统中采用单个采样快拍进行被探测目标的波达方向估计。本发明实施例的阵列雷达前端的一比特量化采样和后端的一比特信号单快拍波达方向估计高度吻合，可以简化阵列测角雷达系统的结构，降低数据采集、传输、存储和处理的成本，降低系统设计复杂度，提高系统的实时处理能力。本发明实施例可实现准确的一比特信号单快拍波达方向估计，提高超分辨波达方向估计质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的均方误差随着快拍数变化的示意图；
图2为现有技术提供的MUSIC算法的DOA估计精度与快拍数关系示意图；
图3为本发明实施例提供的一比特信号单快拍波达方向估计方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的调频一比特采样LFMCW去斜信号单快拍ISS-MUSIC波达方向算法流程示意图；
图5为本发明实施例提供的去斜回波信号的示意图；
图6为本发明实施例提供的去斜回波信号的高次谐波分解示意图；
图7为本发明实施例提供的高次谐波频移处理示意图；
图8为本发明实施例提供的将去斜回波信号与高次谐波分解的示意图；
图9为本发明实施例提供的均匀线阵的信号模型示意图；
图10为本发明实施例提供的一比特信号单快拍波达方向估计装置的示意性框图；
图11为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一比特信号单快拍波达方向估计方法的流程图；
如图3所示，该方法包括步骤S301～S306。
S301、获取阵列雷达检测到的被探测目标的回波信号并对回波信号进行去斜处理得到去斜回波信号。
本实施例中，阵列雷达通过天线向被探测目标发射线性调频脉冲信号，脉冲信号传播到被探测目标，被探测目标反射出回波信号，并被阵列雷达系统接收。然后对回波信号进行去斜处理以实现脉冲压缩，这样可以使得阵列雷达系统选用较低的采样频率，避免使用高精度、高速ADC(模数转换器)。
在一实施例中，步骤S301包括：
按如下公式对回波信号进行去斜处理：
其中，Sr1(t)为被探测目标经过时延τ反射回来的回波信号；SRef(t)是与Sr1(t)类型相同的参考信号；SIF(t)为去斜回波信号；fb＝k(τ-τ0)，φ＝2πf0(τ0-τ)+πk(τ2-τ0 2)；A1为回波信号的最大幅度值；A2为参考信号最大幅度值；τ为回波信号相对于发射信号时间延迟，τ0为参考信号相对于发射信号的时间延迟；f0为中心频率；k为LFMCW信号(即发射信号或参考信号)的调频率且k＝B/T，B为信号带宽，T为信号脉冲宽度；·表示相乘，*表示共轭运算。
本实施例中，如图4中的去斜部分，去斜处理的过程以阵列雷达均匀线阵的第一个接收通道为例，根据上述公式，代入A1、A2、τ、τ0、f0、k、B以及T的值，即可计算并得到去斜处理后的去斜回波信号SIF(t)。
S302、对去斜回波信号进行频移处理以使去斜回波信号的频带与高次谐波分开。
本实施例中，为避免去斜回波信号在量化时产生干扰，先对去斜回波信号进行频移处理，将去斜回波信号的频带与高次谐波分开，可得到不包含高次谐波的去斜回波信号，这样在后续对信号处理的过程中得到的数据更准确。
在一实施例中，步骤S302包括：
按如下公式设定去斜回波信号的频移范围：
其中，fmax为去斜回波信号的频率最大值；Δf为频移系数；Fs为采样率；
将去斜回波信号SIF(t)乘以ej2πΔft完成频移处理，得到不包含高次谐波的去斜回波信号。
本实施例中，去斜回波信号的频带为0～fmax，如图5所示，若直接对去斜回波信号进行一比特量化，会产生3次、5次等高次谐波对去斜回波信号进行干扰，如图6所示；故需要对去斜回波信号进行频移，使去斜回波信号的频带与高次谐波分开，设频移系数为Δf，如图7所示；当采样率Fs＜5(Δf+fmax)时，5次谐波会通过下一个采样周期翻折与3次谐波发生混叠，此时需要点a小于Δf，如图8所示；所以为了高次谐波与频移后的去斜回波信号分离，则需满足下列关系式：
进一步得到去斜回波信号的频移范围公式：
其中，去斜回波信号的频率最大值fmax与雷达探测场景最大距离相关，具体的，其中，k表示调频斜率，c表示光速，Rmax表示探测场景最大距离。
根据去斜回波信号的频移范围公式，代入去斜回波信号的频率最大值fmax后，设置频偏系数Δf，将去斜回波信号SIF(t)乘以ej2πΔft进行频移，再根据设置好的采样率Fs进行采样，即可得到不包含高次谐波的去斜回波信号。
S303、对频移处理后的去斜回波信号进行一比特量化，并进行AD数据采集得到去斜信号数据。
本实施例中，将去斜回波信号量化为一比特采样数据，然后进行AD数据采集得到去斜信号数据，这样可降低去斜信号数据的位宽，简化阵列测角雷达系统的结构，降低数据采集、传输、存储和处理的成本，降低系统设计复杂度，提高系统的实时处理能力。
在一实施例中，步骤S303包括：
按如下公式对去斜回波信号进行一比特量化，得到去斜信号数据：
S1b(t)＝sign[SIF(t)·exp(j2πΔft)]；其中，S1b(t)为去斜信号数据。
本实施例中，一比特量化的过程为图4中sign(·)的部分，根据上述公式，对去斜回波信号进行一比特量化，即可得到去斜信号数据。
S304、对去斜信号数据进行傅里叶变换得到频域数据。
本实施例中，如图4所示，通过傅里叶变换将去斜信号数据的快时间维度变换到频域，便于后续进行波达方向估计。
S305、将频域数据输入用于波达方向估计并使用均匀线阵的信号模型进行波达方向估计，并输出各个通道的单快拍信号，然后利用各个通道的单快拍信号构造伪协方差矩阵，并对所述伪协方差矩阵进行共轭增强。
本实施例中，使用均匀线进行单快拍MUSIC算法(基于矩阵特征空间分解的方法)对波达方向进行估计，其信号模型如图9所示。
阵列雷达所有阵元总的接收信号X(t)可以表示为：
其中，M表示均匀的阵元数目，N表示快拍数，K表示信源(被探测目标)个数，这里信源个数的要求是K＜M，θk(k＝1,2,3…K)表示第k个被探测目标的来波方向入射M根线。
运用矩阵的定义，得到表达式:X＝AS+N。
其中，
其中X为阵元的输出，A为阵列相应矩阵，S是入射信，N表示阵列噪声。
来波方向为θk(k＝1,2,3…K)的第k个被探测目标的回波信号入射两个阵元间的相位差为：/>其中d表示均匀线阵中的阵元间距，λ表示阵列雷达发射的LFMCW信号的波长，其中λ＝c/fc，c表示光速，fc表示阵列雷达发射的LFMCW信号的中心频率。
在一实施例中，所述将频域数据输入用于波达方向估计并使用均匀线阵的信号模型进行波达方向估计，并输出各个通道的单快拍信号，然后利用各个通道的单快拍信号构造伪协方差矩阵，包括：
按如下公式计算伪协方差矩阵：
其中RY为伪协方差矩阵，M表示阵列天线的阵元数量。
本实施例中，设定伪协方差矩阵为其中D为K×K维的满秩矩阵，是满足均匀线性阵列流形的L×K维矩阵，其中L＜M，/>的第p个元素可表示为：/>其中，/> 表示第k个目标对应回波信号的相位(这里指第一个阵元接收回波信号的初始相位)，/>表示第k个目标的回波信号入射两个阵元间的相位差，为保证伪协方差矩阵的秩为K，应有L>K，这样构造出来的伪协方差矩阵RY是L×L维的。
当矩阵D为对角阵时,矩阵Y的元素Y(p，q)可表示为：
其中dkk为矩阵D的元素。
按如下公式得到矩阵D中M个接收阵元接收的回波信号的信息：
其中M个阵列接收信号的相位是位于范围内的等差数列，表示相位范围为/>
设置其中，SK表示第K个目标的回波信号，*表示共轭运算，则有：其相位是位于/>范围内的等差数列。
基于上述理论，令L＝M、dkk＝sk并代入矩阵D中，得到协方差矩阵：
其中RY为协方差矩阵，M表示阵列天线的阵元数量。
在一实施例中，所述对所述伪协方差矩阵进行共轭增强，包括：
利用伪协方差矩阵RY输出数据的共轭信息，构造协方差矩阵：
RY′＝[RY,JRY *J]；其中J为交换矩阵，其反对角线元素为1，其他元素为0。
按如下公式对伪协方差矩阵进行二阶积累，实现对伪协方差矩阵进行共轭增强：
其中，Σ＝diag(λ1,λ2,…,λM)，λ1≥λ2≥…≥λK≥λK+1…≥λM＝σ2，R'YY＝UΣUH，diag表示对角矩阵，σ2表示高斯白噪声的噪声功率，L表示快拍数，1表示第1个快拍，λ表示特征值。
本实施例中，为了进一步提高算法性能，充分利用阵列的输出数据的共轭信息，在公式的基础上，利用伪协方差矩阵RY输出数据的共轭信息构造以下协方差矩阵：
RY′＝[RY,JRY *J]
这样可将M×M维伪协方差矩阵拓展为M×2M维，然后再对伪协方差矩阵进行二阶积累得到：
将∑、RY以及R'Y代入公式进行二阶积累，完成对伪协方差矩阵进行共轭增强。
S306、然后对伪协方差矩阵进行特征值分解得到信号子空间和噪声子空间；并根据信号子空间和噪声子空间的正交关系构造空间谱函数，搜索空间谱函数的峰值得到波达方向的估计值。
具体的，步骤S306包括：
按如下公式对伪协方差矩阵进行特征值分解：
R'YY＝USΣSUS H+UNΣNUN H；
其中，将与信号个数K相等的最大特征值λ对应的特征向量U1,U2,…,UK构成信号子空间US；将剩余的(M-K)个特征值对应的特征向量UK+1,UK+2,…,UM构成噪声子空间UN；ΣS＝diag(λ1,λ2,...,λK)，表示K个较大特征值构成的对角矩阵；ΣN＝diag(λK+1,λK+2,...,λM)，表示由M-K个特征值构成的对角矩阵。
按如下公式计算出谱函数峰值，并将该谱函数峰值作为波达方向的估计值。
本实施例中，将信号子空间US、噪声子空间UN、对角矩阵∑S以及对角矩阵∑N代入公式R'YY＝USΣSUS H+UNΣNUN H中，进行特征值分解得到噪声子空间。
然后使噪声子空间的θ变化，计算出谱函数的峰值，并将该谱函数峰值作为波达方向的估计值。
本发明实施例还提供一种一比特信号单快拍波达方向估计装置，该一比特信号单快拍波达方向估计装置用于执行前述一比特信号单快拍波达方向估计方法的任一实施例。具体地，请参阅图10，图10是本申请实施例提供的一比特信号单快拍波达方向估计装置的示意性框图。
如图10所示，一比特信号单快拍波达方向估计装置1000，包括：去斜单元1001、频移单元1002、采集单元1003、变换单元1004、构造单元1005以及获取单元1006。
去斜单元1001，用于获取阵列雷达检测到的被探测目标的回波信号并对回波信号进行去斜处理得到去斜回波信号；
频移单元1002，用于对去斜回波信号进行频移处理以使去斜回波信号的频带与高次谐波分开；
采集单元1003，用于对频移处理后的去斜回波信号进行一比特量化，并进行AD数据采集得到去斜信号数据；
变换单元1004，用于对去斜信号数据进行傅里叶变换得到频域数据；
构造单元1005，用于将频域数据输入用于波达方向估计并使用均匀线阵的信号模型进行波达方向估计，并输出各个通道的单快拍信号，然后利用各个通道的单快拍信号构造伪协方差矩阵，并对所述伪协方差矩阵进行共轭增强；
获取单元1006，用于对伪协方差矩阵进行特征值分解得到噪声子空间；并在噪声子空间中获取谱函数峰值，将该谱函数峰值作为波达方向的估计值。
该装置可以简化阵列测角雷达系统的结构，降低数据采集、传输、存储和处理的成本，降低系统设计复杂度，提高系统的实时处理能力；实现准确的一比特信号单快拍波达方向估计，提高超分辨波达方向估计质量。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
上述一比特信号单快拍波达方向估计装置可以实现为计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图11所示的计算机设备上运行。
请参阅图11，图11是本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。该计算机设备1100是服务器，服务器可以是独立的服务器，也可以是多个服务器组成的服务器集群。
参阅图11，该计算机设备1100包括通过系统总线1101连接的处理器1102、存储器和网络接口1105，其中，存储器可以包括非易失性存储介质1103和内存储器1104。
该非易失性存储介质1103可存储操作系统11031和计算机程序11032。该计算机程序11032被执行时，可使得处理器1102执行一比特信号单快拍波达方向估计方法。
该处理器1102用于提供计算和控制能力，支撑整个计算机设备1100的运行。
该内存储器1104为非易失性存储介质1103中的计算机程序11032的运行提供环境，该计算机程序11032被处理器1102执行时，可使得处理器1102执行一比特信号单快拍波达方向估计方法。
该网络接口1105用于进行网络通信，如提供数据信息的传输等。本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备1100的限定，具体的计算机设备1100可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本领域技术人员可以理解，图11中示出的计算机设备的实施例并不构成对计算机设备具体构成的限定，在其他实施例中，计算机设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。例如，在一些实施例中，计算机设备可以仅包括存储器及处理器，在这样的实施例中，存储器及处理器的结构及功能与图11所示实施例一致，在此不再赘述。
应当理解，在本申请实施例中，处理器1102可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器1102还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
在本申请的另一实施例中提供计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质可以为非易失性的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例的一比特信号单快拍波达方向估计方法。
所述存储介质为实体的、非瞬时性的存储介质，例如可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的实体存储介质。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的设备、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种一比特信号单快拍波达方向估计方法，其特征在于，包括：
获取阵列雷达检测到的被探测目标的回波信号并对回波信号进行去斜处理得到去斜回波信号；
对去斜回波信号进行频移处理以使去斜回波信号的频带与高次谐波分开；
对频移处理后的去斜回波信号进行一比特量化，并进行AD数据采集得到去斜信号数据；
对去斜信号数据进行傅里叶变换得到频域数据；
将频域数据输入用于波达方向估计并使用均匀线阵的信号模型进行波达方向估计，并输出各个通道的单快拍信号，然后利用各个通道的单快拍信号构造伪协方差矩阵，并对所述伪协方差矩阵进行共轭增强；
然后对伪协方差矩阵进行特征值分解得到信号子空间和噪声子空间；并根据信号子空间和噪声子空间的正交关系构造空间谱函数，搜索空间谱函数的峰值得到波达方向的估计值。
2.根据权利要求1所述的一比特信号单快拍波达方向估计方法，其特征在于，所述获取阵列雷达检测到的被探测目标的回波信号并对回波信号进行去斜处理得到去斜回波信号，包括：
按如下公式对回波信号进行去斜处理：
其中，Sr1(t)为被探测目标经过时延τ反射回来的回波信号；SRef(t)是与Sr1(t)类型相同的参考信号；SIF(t)为去斜回波信号；fb＝k(τ-τ0)，φ＝2πf0(τ0-τ)+πk(τ2-τ0 2)；A1为回波信号的最大幅度值；A2为参考信号最大幅度值；τ为回波信号相对于发射信号时间延迟，τ0为参考信号相对于发射信号的时间延迟；f0为中心频率；k为LFMCW信号的调频率且k＝B/T，B为信号带宽，T为信号脉冲宽度；·表示相乘，*表示共轭运算。
3.根据权利要求1所述的一比特信号单快拍波达方向估计方法，其特征在于，所述对去斜回波信号进行频移处理以使去斜回波信号的频带与高次谐波分开，包括：
按如下公式设定去斜回波信号的频移范围：
其中，fmax为去斜回波信号的频率最大值；Δf为频移系数；Fs为采样率；
将去斜回波信号SIF(t)乘以ej2πΔft完成频移处理，得到不包含高次谐波的去斜回波信号。
4.根据权利要求3所述的一比特信号单快拍波达方向估计方法，其特征在于，所述对频移处理后的去斜回波信号进行一比特量化，并进行AD数据采集得到去斜信号数据，包括：
按如下公式对去斜回波信号进行一比特量化，得到去斜信号数据：
S1b(t)＝sign[SIF(t)·exp(j2πΔft)]；其中，S1b(t)为去斜信号数据。
5.根据权利要求1所述的一比特信号单快拍波达方向估计方法，其特征在于，所述将频域数据输入用于波达方向估计并使用均匀线阵的信号模型进行波达方向估计，并输出各个通道的单快拍信号，然后利用各个通道的单快拍信号构造伪协方差矩阵包括：
按如下公式计算伪协方差矩阵：
其中RY为伪协方差矩阵，M表示阵列天线的阵元数量。
6.根据权利要求5所述的一比特信号单快拍波达方向估计方法，其特征在于，所述对所述伪协方差矩阵进行共轭增强，包括：
利用伪协方差矩阵RY输出数据的共轭信息，构造协方差矩阵：
RY′＝[RY,JRY *J]；其中J为交换矩阵，其反对角线元素为1，其他元素为0；
按如下公式对伪协方差矩阵进行二阶积累，实现对伪协方差矩阵进行共轭增强：
其中，Σ＝diag(λ1,λ2,...,λM)，λ1≥λ2≥…≥λK≥λK+1…≥λM＝σ2，R'YY＝UΣUH，diag表示对角矩阵，σ2表示高斯白噪声的噪声功率，L表示快拍数，1表示第1个快拍，λ表示特征值。
7.根据权利要求6所述的一比特信号单快拍波达方向估计方法其特征在于，所述对伪协方差矩阵进行特征值分解得到噪声子空间；并在噪声子空间中获取谱函数峰值，将该谱函数峰值作为波达方向的估计值，包括：
按如下公式对伪协方差矩阵进行特征值分解：
R'YY＝USΣSUS H+UNΣNUN H；
其中，将与信号个数K相等的最大特征值λ对应的特征向量U1,U2,…,UK构成信号子空间US；将剩余的(M-K)个特征值对应的特征向量UK+1,UK+2,…,UM构成噪声子空间UN；ΣS＝diag(λ1,λ2,...,λK)，表示K个较大特征值构成的对角矩阵；ΣN＝diag(λK+1,λK+2,...,λM)，表示由M-K个特征值构成的对角矩阵；
按如下公式计算出谱函数峰值，并将该谱函数峰值作为波达方向的估计值；
8.一种一比特信号单快拍波达方向估计装置，其特征在于，包括：
去斜单元，用于获取阵列雷达检测到的被探测目标的回波信号并对回波信号进行去斜处理得到去斜回波信号；
频移单元，用于对去斜回波信号进行频移处理以使去斜回波信号的频带与高次谐波分开；
采集单元，用于对频移处理后的去斜回波信号进行一比特量化，并进行AD数据采集得到去斜信号数据；
变换单元，用于对去斜信号数据进行傅里叶变换得到频域数据；
构造单元，用于将频域数据输入用于波达方向估计并使用均匀线阵的信号模型进行波达方向估计，并输出各个通道的单快拍信号，然后利用各个通道的单快拍信号构造伪协方差矩阵，并对所述伪协方差矩阵进行共轭增强；
获取单元，用于对伪协方差矩阵进行特征值分解得到噪声子空间；并在噪声子空间中获取谱函数峰值，将该谱函数峰值作为波达方向的估计值。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的一比特信号单快拍波达方向估计方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如权利要求1至7任一项所述的一比特信号单快拍波达方向估计方法。
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