一种基于数字干涉系统的测向方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于数字干涉系统的测向方法，包括：对于N元均匀圆阵天线，空间电磁波转换为数字电压信号，将电压信号处理得到每路天线的电压相位；在来波以仰角为0°入射圆阵天线时，记每一路天线的相位为测试相位；根据电压相位和测试相位构造每路天线对应的复数；根据仰角

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字干涉系统的测向方法及系统
本专利技术涉及无线电监测
，特别涉及一种基于数字干涉系统的测向方法及系统。
技术介绍
干涉仪测向体制属于相位测向体制，利用来波到达测向天线阵时，不同天线空间位置不同导致各天线单元接收的信号相位不同来求解来波的方向信息。干涉仪测向技术因其精度高、原理清晰、频带宽等特点在无源测向领域得到了广泛的应用。相位干涉仪由于具有很高的测向精度，是目前测向系统中普遍采用的测向方法。线性最小二乘法由于运算简单，采用最小二乘对圆阵的相位信息进行处理，可得二维入射角(见文献：Y.Wu,H.C.So.Simpleandaccuratetwo-dimensionalangleestimationforasinglesourcewithuniformcirculararray[J].IEEEAntennasWirelessandPropagationLetters,2008,7(1):78–80；B.Liao,Y.T.Wu,S.C.Chan.Ageneralizedalgorithmforfasttwo-dimensionalangleestimationofasinglesourcewithuniformcirculararrays[J].IEEEAntennasWirelessPropagationLetters,2012,11(1):984–986)。但基于相位的最小二乘法未考虑相位模糊问题，不适用于大口径圆阵。对于大口径圆阵，由于鉴相器的鉴相范围只有2π，当天线间距足够大而导致实际相位差超过2π时，鉴相器输出的相位值会以2π为周期翻转，出现多值模糊，这就造成真实相位与实际接收相位之间是多对一映射。当圆阵半径时，相位值域即会超过2π，从而出现相位模糊。要获得高的测角精度，两天线间的距离要越长；要实现相位不超过2π，两天线间的距离就要足够小，这与提高测向精度的条件相矛盾。目前已报道的文献报道采用了多基线法(见文献：夏韶俊,杨晶.一维搜索与长短基线相结合的干涉仪设计方法[J].火控雷达技术,2013,42(02):33-37；季晓光,高晓光.一种机载无源定位方法——干涉仪定位[J].火力与指挥控制,2008,33(11):158-161；张刚兵,刘渝,刘宗敏.基线比值法相位解模糊算法[J].南京航空航天大学学报,2008,(05):665-669；李兴华,顾尔顺.干涉仪解模糊技术研究[J].现代防御技术,2008,(03):92-96；姜超.基于干涉仪测向的机载单站无源定位系统研究与应用[D].导师：陆起涌；赵波.复旦大学,2008；谢立允,王广松,戴旭初.圆阵相位干涉仪二维测向解模糊新方法[J].遥测遥控,2007,(05):53-59；赵国伟.高精度机载单站无源定位技术研究[D].导师：李勇.西北工业大学,2007；袁孝康.相位干涉仪测向定位研究[J].上海航天,1999,(03):3-9)、平行基线法(见文献：张艺帆.弹载雷达测向技术研究[D].导师：江朝抒.电子科技大学,2018；蒲刚.平行基线解模糊干涉仪测向算法及实现[D].导师：韩春林.电子科技大学,2013；电子科技大学.一种基于平行基线的圆阵相位干涉仪二维测向方法:中国,CN201110235023.7[P].2012-04-18；中国航天科技集团公司第五研究院第五一三研究所.一种组合相位差测向和空间谱测向的测向定位系统:中国,CN201510182536.4[P].2015-07-01)、扩展基线法(见文献：电子科技大学.一种扩展基线解模糊的相位干涉仪测向方法:中国,CN201110226585.5[P].2012-04-11)、相关法(见文献：谈文韬,林明,黎仁刚.奇偶阵元数均匀圆阵测向性能研究[J].现代雷达,2016,38(11):24-29；桂新涛.基于均匀圆阵的二维测向算法研究[D].导师：何子述.电子科技大学,2014；刘满超.无线电测向方法研究[D].导师：杨建红.兰州大学,2013；韩广,王斌,王成.相关运算在相位干涉仪解模糊中的应用[J].声学技术,2010,29(05):538-542；电子科技大学.一种基于相位差增量的相关干涉仪测向方法:中国,CN201310116050.1[P].2013-08-07)、虚拟基线法(见文献：蒋林鸿.基于GPU的宽带干涉仪信号处理及测向算法研究[D].导师：何子述.电子科技大学,2012；吴奉微,程婷,贾可新,何子述.基于虚拟阵列变换的干涉仪测向算法[J].现代雷达,2012,34(03):42-45；LiPeng-Fei.BroadbanddirectionofarrivalestimationbasedonvirtualbaselinetransformationandRBFNN[J].JournalofAstronautics,2012,33(2):210-216)等。对高精度测向而言，要求天线间的距离足够大，这就会造成相位的模糊区间很大，一个相位差对应很多种可能的入射角，这就要求增加多组天线去除入射角的多值。而对于上述多基线、平行基线、扩展基线、虚拟基线等解模糊方法，精度越高，天线数越多，而角度测量仅使用了部分天线，其余的天线只是为了排除多值，导致硬件资源的不充分利用，无法通过增加的天线提高测角精度。总之，以上方法存在搜索、聚类门限设置、逻辑判断等步骤，存在计算复杂以及天线应用不充分导致精度不高的问题。
技术实现思路
针对上述存在的问题，提供了一种基于数字干涉系统的测向方法及系统，达到高精度实时二维测向的目的。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于数字干涉系统的测向方法，包括以下过程：步骤1、对于N元均匀圆阵天线，将数字干涉仪系统接收天线的空间电磁波转换为数字电压信号，将每一路天线接收的数字电压信号进行离散傅氏变换后取相位得到每路天线的电压相位；步骤2、在来波以仰角为0°入射圆阵天线时，记每一路天线的相位为测试相位步骤3、根据电压相位和测试相位构造每一路天线对应的复数；步骤4、设初始仰角为初始方位角为初始相位为迭代次数k为0；步骤5、迭代次数为k时，根据仰角方位角初始相位为计算每路天线的理论相位；步骤6、引入向量X和方向向量G结合构造的复数计算迭代次数k+1的二维入射角的仰角和方位角步骤7、计算迭代次数为k+1与迭代次数为k的二维入射角之差，并将结果与门限值比较，若小于门限值，则进入步骤8；否则，迭代次数k的值加1，进入步骤5；步骤8、输出二维入射角和作为辐射源的仰角和方位角。进一步的，所述步骤1中，N元均匀圆阵天线中N≥3，得到每路天线的电压相位的具体方法为：其中Φ′i表示第i路天线的电压相位，i＝1,2,3…N，arg为复数相位运算，M为采样点个数，M≥3，f为信号频率，j为虚数单位，进一步的，所述步骤3中，构造复数的具体方法为步骤31、计算每个天线接收电压归一化相位值，步骤32、对归一化相位值构建复数：其中，Vi表示第i路天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数字干涉系统的测向方法，其特征在于，包括以下过程：/n步骤1、对于N元均匀圆阵天线，将数字干涉仪系统接收天线的空间电磁波转换为数字电压信号，将每一路天线接收的数字电压信号进行离散傅氏变换后取相位得到每路天线的电压相位；/n步骤2、在来波以仰角为0°入射圆阵天线时，记每一路天线的相位为测试相位

【技术特征摘要】
1.一种基于数字干涉系统的测向方法，其特征在于，包括以下过程：
步骤1、对于N元均匀圆阵天线，将数字干涉仪系统接收天线的空间电磁波转换为数字电压信号，将每一路天线接收的数字电压信号进行离散傅氏变换后取相位得到每路天线的电压相位；
步骤2、在来波以仰角为0°入射圆阵天线时，记每一路天线的相位为测试相位
步骤3、根据电压相位和测试相位构造每一路天线对应的复数；
步骤4、设初始仰角为初始方位角为初始相位为迭代次数k为0；
步骤5、迭代次数为k时，根据仰角方位角初始相位为计算每路天线的理论相位；
步骤6、引入向量X和方向向量G，结合构造的复数计算迭代次数k+1的二维入射角的仰角和方位角
步骤7、计算迭代次数为k+1与迭代次数为k的二维入射角之差，并将结果与门限值比较，若小于门限值，则进入步骤8；否则，迭代次数k的值加1，进入步骤5；
步骤8、输出二维入射角和作为辐射源的仰角和方位角。


2.根据权利要求1所述的基于数字干涉系统的测向方法，其特征在于，所述步骤1中，N元均匀圆阵天线中N≥3，得到每路天线的电压相位的具体方法为：



其中Φ′i表示第i路天线的电压相位，i＝1,2,3…N，arg为复数相位运算，M为采样点个数，M≥3，f为信号频率，j为虚数单位，


3.根据权利要求1所述的基于数字干涉系统的测向方法，其特征在于，所述步骤3中，构造复数的具体方法为
步骤31、计算每个天线接收电压归一化相位值，
步骤32、对归一化相位值构建复数：



其中，Vi表示第i路天线相位值对应的复数。


4.根据权利要求2所述的基于数字干涉系统的测向方法，其特征在于，所述步骤5中，计算每路天线理论相位的具体方法为：



其中，表示第i路天线的理论相位，c为空间中波速，ρ表示圆阵天线的半径，αi表示第i路天线的角度位置，其中，第一路天线的角度位置为0。


5.根据权利要求3所述的基于数字干涉系统的测向方法，其特征在于，所述步骤6...

【专利技术属性】
技术研发人员：左乐，唐勇，王秀君，聂剑坤，应钱诚，张浩斌，胡泽华，范保华，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51