一种构建四阵元立体阵列的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种构建四阵元立体阵列的方法和系统。该方法包括：将传统三阵元平面阵所在的三维直角坐标系任意旋转一角度，添加一个非共面的第四阵元，构建初步的四阵元立体阵列；分时计算其他三个阵元相对于第一阵元的相位差；根据计算得到的其他三个阵元相对于第一阵元的相位差构建测向模型；利用测向模型计算待测波方向的估计值与实际值之间的测向误差；选取若干不同旋转角度的第四阵元，根据测向误差分别计算待测波方向在期望俯仰角区域的测向精度，将计算得到的最高测向精度对应的旋转角度确定为最佳旋转角度，并根据最佳旋转角度构建最终的四阵元立体阵列。使用本发明专利技术构建的四阵元立体阵列能够提升在较小俯仰角区域的测向精度。

Method and device for constructing four element solid array

The invention discloses a method and a system for constructing four element solid array. The method includes: the traditional three element planar array where the three-dimensional coordinate system of arbitrary rotation angle, a non planar fourth element added, construction of four element array stereo preliminary; when calculating the other three element relative to the first phase of array element according to the calculated difference; the other three the element relative to the phase of the first element of poor construction direction finding model; calculating the wave direction estimation based on direction model and actual value between the estimation error; choose several different angles of rotation of the fourth element, according to direction finding errors are computed in the direction of wave direction accuracy desired elevation area to be measured, the maximum rotation angle the direction finding accuracy is obtained for determining the optimal rotation angle, and the construction of a four element array stereo final according to the optimal rotation angle. The four element stereoscopic array constructed by the present invention can improve the direction finding accuracy in a small elevation area.

【技术实现步骤摘要】
一种构建四阵元立体阵列的方法和装置
本专利技术涉及阵列天线测向
，具体涉及一种构建四阵元立体阵列的方法和装置。
技术介绍
阵列天线测向系统是一种重要的被动式测向装备，相对于主动工作的雷达系统，除了具有抗截获、抗干扰等优点外，还具有测向精度高、体积重量小、成本低等优点，近年来受到重视，并已多次应用于星载装备。当前常用的测向阵列天线多为平面阵，即多个阵元处于同一平面。在应用过程中，此类平面阵在阵面法向区域(通常为卫星星下点位置)往往可以得到比较理想的测向精度，但在偏离阵面法向方位较远的区域(通常为较小俯仰角区域)测向精度显著下降。然而，在一些特定场景中，除希望阵面法向位置具有较高测向精度外，在偏离法向方位较远的区域仍希望具有较高的测向精度以满足应用需求。在辐射源波达方向确定的情况下，为了满足在较小俯仰角区域测向精度的需求，通常的做法有阵面偏置、加大阵元尺寸、加大基线长度等。其中，阵面偏置就是通过将阵面的安装平面旋转一定角度以满足应用需求，但这种做法是以牺牲原阵面法向区域测向精度为代价的。加大阵元的本质是通过提升接收信号的信噪比，改善相位差测向精度以提升各区域的测向精度，但对于一些低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构建四阵元立体阵列的方法，其特征在于，所述方法包括：将传统三阵元平面阵所在的三维直角坐标系任意旋转一角度，添加一个非共面的第四阵元，构建初步的四阵元立体阵列，其中，第一阵元为所述三维直角坐标系的原点；基于所述初步的四阵元立体阵列分时计算其他三个阵元相对于所述第一阵元的相位差；根据计算得到的所述其他三个阵元相对于所述第一阵元的相位差构建测向模型；利用所述测向模型计算待测波方向的估计值与实际值之间的测向误差；选取若干不同旋转角度的第四阵元，根据所述测向误差分别计算待测波方向在期望俯仰角区域的测向精度，将计算得到的最高测向精度对应的旋转角度确定为最佳旋转角度，并根据所述最佳旋转角度构建最终的四阵...

【技术特征摘要】
1.一种构建四阵元立体阵列的方法，其特征在于，所述方法包括：将传统三阵元平面阵所在的三维直角坐标系任意旋转一角度，添加一个非共面的第四阵元，构建初步的四阵元立体阵列，其中，第一阵元为所述三维直角坐标系的原点；基于所述初步的四阵元立体阵列分时计算其他三个阵元相对于所述第一阵元的相位差；根据计算得到的所述其他三个阵元相对于所述第一阵元的相位差构建测向模型；利用所述测向模型计算待测波方向的估计值与实际值之间的测向误差；选取若干不同旋转角度的第四阵元，根据所述测向误差分别计算待测波方向在期望俯仰角区域的测向精度，将计算得到的最高测向精度对应的旋转角度确定为最佳旋转角度，并根据所述最佳旋转角度构建最终的四阵元立体阵列。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将传统三阵元平面阵所在的三维直角坐标系旋转一角度，添加一个非共面的第四阵元，构建初步的四阵元立体阵列包括：将传统三阵元平面阵所在的三维直角坐标系OXYZ绕x轴正向旋转一角度，得到三维直角坐标系O’X’Y’Z’，在Y’轴上添加所述第四阵元，且第二阵元位于X轴，第三阵元位于Y轴，所述第二阵元、第三阵元和第四阵元分别相对于所述第一阵元的基线长度相等。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述初步的四阵元立体阵列分时计算其他三个阵元相对于所述第一阵元的相位差包括：根据公式计算所述第二阵元与所述第一阵元之间的相位差；根据公式计算所述第三阵元与所述第一阵元之间的相位差；根据公式计算所述第四阵元与所述第一阵元之间的相位差；其中，d是所述第二阵元、第三阵元和第四阵元分别相对于所述第一阵元的基线长度，λ是待测波方向的波长，β是待测波方向的俯仰角，α是待测波方向的方位角，γ是所述第四阵元相对于所述三维直角坐标系的旋转角度，Δφ21是所述第二阵元与所述第一阵元之间的相位差测量误差之差，Δφ31是所述第三阵元与所述第一阵元之间的相位差测量误差之差，Δφ41是所述第四阵元与所述第一阵元之间的相位差测量误差之差。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据计算得到的所述其他三个阵元相对于所述第一阵元的相位差构建测向模型包括：根据公式将所述第二阵元、第三阵元和第四阵元相对于所述第一阵元的相位差转化为相位差测量值矩阵；对所述相位差测量值矩阵进行最小二乘法处理，得到测向模型其中，T表示矩阵的转置，Σ为正定矩阵，θ是待测波方向矢量，且θ＝(α,β)；是待测波方向矢量的估计值，且是待测波方向的方位角的估计值，是待测波方向的俯仰角的估计值；是相位差测量值矩阵；是相位差理论值矩阵；是相位差测量误差矩阵，且服从均值是0、协方差矩阵是Σ的高维正态分布。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述测向模型计算待测波方向的估计值与实际值之间的测向误差包括：根据所述测向模型和所述相位差测量误差矩阵计算待测波方向的估计值和理论值之间的夹角；计算所述待测波方向的估计值和理论值之间的夹角的协方差矩阵，得到待测波方向的方位角测量误差方差和待测波方向的俯仰角测量误差方差且根据公式计算所述待测波方向的估计值和实际值之间的夹角方差其中是相位差测量误差的方差，α0是待测波方向方位角的理论值，β0是待测波方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆安南，尤明懿，邱焱，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十六研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33