本发明专利技术提供了基于空间谱估计的被动雷达导引头二维测向方法及装置，属于电子对抗技术领域，方法包括：将被动雷达导引头对应的天线阵在俯仰面和/或方位面上转动；设定辐射源数量N；采用空间谱估计方法，估计辐射源相对于天线阵坐标系的空间谱；利用俯仰面和方位面上的转动角，计算旋转矩阵；计算各辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标系的空间谱；采用Kalman滤波，生成时间T内辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标的空间谱；若所有两两俯仰角的差值和两两方位角的差值分别均大于俯仰角分辨角和方位角分辨角，则N为估计的辐射源数量，否则N减1。本发明专利技术可以解决基于信息论的辐射源数估计方法繁琐且在复杂电磁环境中准确度不高的问题。问题。问题。
【技术实现步骤摘要】
基于空间谱估计的被动雷达导引头二维测向方法及装置
[0001]本专利技术属于电子对抗
，更具体地，涉及一种基于空间谱估计的被动雷达导引头二维测向方法及装置。
技术介绍
[0002]被动雷达导引头是以辐射源辐射的电磁信号为制导信息，将攻击武器（如反辐射导弹、反辐射无人机等）导引至精确末制导作用距离内，或直接导引机体命中辐射源。
[0003]现代被动雷达导引头为了能快速搜索到目标信号并测向，一般采用宽波束的圆极化天线进行干涉仪测向，因此分辨角比较大。而在辐射源附近设置诱饵系统，利用了被动雷达导引头宽波束、角分辨力低的固有缺点，使导引头分辨不出目标和诱饵信号，导致诱偏反辐射武器，使反辐射武器失效。因此，为提高反辐射武器抗诱偏能力，需要提高被动雷达导引头的角分辨力，使其能分辨雷达和诱饵。
[0004]为提高角分辨力，空间谱技术成为了研究的热点。因为空间谱估计技术具有超高的空间信号分辨能力，能突破“瑞利限”；对于非相干诱饵，空间谱估计技术中经典算法已较为成熟；对于相干诱饵，若采用空间谱估计测向，需要解相干；特别是导引头需要提供目标俯仰角和方位角信息，即要实现二维测向，需要使用平面阵列，典型的是均匀圆阵。而均匀圆阵相干信源的二维空间谱估计面临诸多挑战。
[0005]现有文献“均匀圆阵相干信源二维波达方向估计”中的双圆阵并不适合被动雷达导引头安装空间的要求；现有文献“基于均匀圆阵的信源数估计和测向算法研究”通过虚拟阵列平移技术，实现了在不牺牲孔径的前提下实现均匀圆阵的信号解相干，但仅适用于没有噪声情况下的虚拟平移，当存在噪声时估计误差较大。
[0006]另外，空间谱估计算法需要在已知辐射源数的情况下估计，一旦辐射源数估计不准确，就无法得到正确的信号或噪声子空间，导致来波方向估计错误；传统的基于信息论的方法能解决高斯白噪声情况下的辐射源数估计，对于有色噪声的情况，陆续研究出了改进算法。现有文献“相干信源波达方向估计中的若干问题”提出了一种无需辐射源数先验信息的相干来波方向估计算法，但需要用到四阶累积量矩阵，比较繁琐。
[0007]综上所述，现有技术的瓶颈在于两点：一是相干信源二维波达方向估计的解相干，二是辐射源数未知时的波达方向估计。
技术实现思路
[0008]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于空间谱估计的被动雷达导引头二维测向方法及装置，旨在解决现有的被动雷达导引头采用空间谱估计进行测向时，需要在已知辐射源数的情况下估计，一旦辐射源数估计不准确时，无法得到正确的信号或噪声子空间，导致来波方向估计错误，进而无法对被动雷达导引头进行准确地二维测向的问题。
[0009]为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种基于空间谱估计的被动雷达导引头
二维测向方法，包括以下步骤：（1）将被动雷达导引头对应的天线阵在俯仰面和/或方位面上转动，不仅可以扩大搜索视场，还可以辅助解信号相干；（2）获取时间T内天线阵中各天线阵元接收到的辐射信号数据，且设定辐射源数量N；其中，所述辐射信号由所述辐射源产生；（3）根据所述辐射源数量和时间T内两时刻各天线阵元接收到的辐射信号数据，采用空间谱估计方法，估计两时刻各辐射源相对于天线阵坐标系的空间谱；（4）利用天线阵相对被动雷达导引头机体在俯仰面和方位面上的转动角，计算天线阵坐标系到被动雷达导引头机体坐标系之间的旋转矩阵；（5）根据两时刻各辐射源相对于天线阵坐标系的空间谱，结合天线阵坐标系到被动雷达导引头机体坐标系之间的旋转矩阵，计算两时刻各辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标系的空间谱；（6）根据所述两时刻各辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标系的空间谱，采用Kalman滤波，生成时间T内辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标的空间谱；这里需指出，由两个不同时刻的空间谱推测生成包含两时刻的一段时间的空间谱；（7）将所述时间T内辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标的空间谱中各俯仰角和各方位角两两比较，若所有两两俯仰角的差值均大于俯仰角分辨角，且所有两两方位角的差值均大于方位角分辨角，则N为估计的辐射源数量，否则，N减1，转至步骤（3）；其中，N为大于等于2的整数。
[0010]俯仰角分辨角和方位角分辨角取决于被动雷达导引头性能指标，需要提前进行测试标定。
[0011]进一步优选地，所述空间谱估计为MUSIC或ESPRIT方法。
[0012]进一步优选地，所述天线阵坐标系到被动雷达导引头机体坐标系之间的旋转矩阵为：其中，为所述天线阵坐标系到被动雷达导引头机体坐标系之间的旋转矩阵；α和β为天线阵相对被动雷达导引头机体在俯仰面和方位面上的转动角。
[0013]另一方面，本专利技术提供了一种基于空间谱估计的被动雷达导引头二维测向装置，包括：天线阵随动系统，用于将被动雷达导引头对应的天线阵在俯仰面和/或方位面上持续转动，不仅可以扩大搜索视场，还可以辅助解信号相干；数据采集设置系统，用于获取时间T内天线阵中各天线阵元接收到的辐射信号数据，且设定辐射源数量N；其中，辐射信号由辐射源产生；空间谱估计系统，用于根据辐射源数量和时间T内两时刻各天线阵元接收到的辐射信号数据，采用空间谱估计方法，估计两时刻各辐射源相对于天线阵坐标系的空间谱；
旋转矩阵计算系统，用于利用天线阵相对被动雷达导引头机体在俯仰面和方位面上的转动角，计算天线阵坐标系到被动雷达导引头机体坐标系之间的旋转矩阵；空间谱转换系统，用于根据两时刻各辐射源相对于天线阵坐标系的空间谱，结合天线阵坐标系到被动雷达导引头机体坐标系之间的旋转矩阵，计算两时刻各辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标系的空间谱；时间段空间谱生成系统，用于根据两时刻各辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标系的空间谱，采用Kalman滤波，生成时间T内辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标的空间谱；这里需指出，由两个不同时刻的空间谱推测生成包含两时刻的一段时间的空间谱；二维测向参数的判定系统，用于将时间T内辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标的空间谱中各俯仰角和各方位角两两比较，若所有两两俯仰角的差值均大于俯仰角分辨角，且所有两两方位角的差值均大于方位角分辨角，则N为估计的辐射源数量；所述时间T内辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标的空间谱中各俯仰角和各方位角为测向参数；否则，N减1，驱动所述空间谱估计系统执行。
[0014]俯仰角分辨角和方位角分辨角取决于被动雷达导引头性能指标，需要提前进行测试标定。
[0015]进一步优选地，所述空间谱估计为MUSIC或ESPRIT方法。
[0016]进一步优选地，所述天线阵坐标系到被动雷达导引头机体坐标系之间的旋转矩阵为：其中，为所述天线阵坐标系到被动雷达导引头机体坐标系之间的旋转矩阵；α和β为天线阵相对被动雷达导引头机体在俯仰面和方位面上的转动角。
[0017]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术提供的基于空间谱估计的被动雷达导引头二维测向方法及装置，其中，被动雷达导引头对应的天线阵在俯仰面和/或方位面上持续转动，使雷达导引头到达本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于空间谱估计的被动雷达导引头二维测向方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将被动雷达导引头对应的天线阵在俯仰面和/或方位面上转动；（2）获取时间T内天线阵中各天线阵元接收到的辐射信号数据，且设定辐射源数量N；其中，所述辐射信号由所述辐射源产生；（3）根据所述辐射源数量和时间T内两时刻各天线阵元接收到的辐射信号数据，采用空间谱估计方法，估计两时刻各辐射源相对于天线阵坐标系的空间谱；（4）利用天线阵相对被动雷达导引头机体在俯仰面和方位面上的转动角，计算天线阵坐标系到被动雷达导引头机体坐标系之间的旋转矩阵；（5）根据两时刻各辐射源相对于天线阵坐标系的空间谱，结合天线阵坐标系到被动雷达导引头机体坐标系之间的旋转矩阵，计算两时刻各辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标系的空间谱；（6）根据所述两时刻各辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标系的空间谱，采用Kalman滤波，生成时间T内辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标的空间谱；（7）将所述时间T内辐射源相对于被动雷达导引头机体坐标的空间谱中各俯仰角和各方位角两两比较，若所有两两俯仰角的差值均大于俯仰角分辨角，且所有两两方位角的差值均大于方位角分辨角，则N为估计的辐射源数量，否则，N减1，转至步骤（3）；其中，N为大于等于2的整数。2.根据权利要求1所述的被动雷达导引头二维测向方法，其特征在于，所述空间谱估计为MUSIC或ESPRIT方法。3.根据权利要求1或2所述的被动雷达导引头二维测向方法，其特征在于，所述天线阵坐标系到被动雷达导引头机体坐标系之间的旋转矩阵为：其中，为所述天线阵坐标系到被动雷达导引头机体坐标系之间的旋转矩阵；α和β为天线阵相对被动雷达导引头机体在俯仰面和方位面上的转动角。4.一种基于空间谱估计的被动雷达导引头二维测向装置，其特征在于，包括：天线阵随动系统，用于将被动雷达导引头对应的天线阵在俯仰面和/或方位面上持续转动；数据采...
【专利技术属性】
技术研发人员：冷毅，王资，王冰切，黎静，亓晓彤，周锦，曾英航，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军预警学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。