一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法及系统，方法包括以下步骤：接收被测信号，获取预先配置的测向阵元组合中各阵元的幅度信息向量，并根据幅度信息向量计算测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度，还根据幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息；根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元，若存在遮挡阵元，根据遮挡阵元对应的遮挡角度范围从相位差样本库中选取对应的第一相位差矢量，计算相位差信息与第一相位差矢量相关系数，相关系数的最大值对应的角度为被测信号的入射角。本发明专利技术能够准确判断均匀圆阵中各阵元相对于所接收的信号的遮挡情况，消除测向误差并且减小计算量。并且减小计算量。并且减小计算量。

【技术实现步骤摘要】
一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法及系统


[0001]本专利技术涉及信号处理领域，尤其涉及一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法及系统。

技术介绍

[0002]无线电通信在通信领域中占据越来越重要的地位，随着无线电通信在军事和民用上的日益普及和广泛应用，为了更好地利用频谱资源，在电子监测中测量电磁波的来波方向通常是需要的，即无线电测向。利用阵元接收到的信号中包含的相位信息测量来波信号的入射角的结构一般称为干涉仪测向系统。
[0003]干涉仪测向法是通过提取测向阵列中不同天线单元所接收到的待测信号的相位信息从而得到待测信号方位信息的测向方法。该方法又可细分为相位干涉仪测向法和相关干涉仪测向法，每种方法各有优缺点。
[0004]相位干涉仪不需要建立样本库，但是当基线长度大于来波信号的半个波长时会产生相位模糊，无法避免繁琐的解模糊过程。
[0005]相关干涉仪测向技术由相位干涉仪测向发展而来，采用相关干涉仪进行测向时，需要事先建立不同频率、不同入射方向下对应的相位差样本库。样本库是相关干涉仪测向系统的关键，只有样本库准确才能保证测向性能。样本库数据一般由实际系统在标准场地实测获得，正是由于建立样本库时将天线间的互耦、接收通道的非理想性等因素都考虑在内，才使得相关干涉仪测向系统具有较高的测向精度。
[0006]实际测向系统中常用的天线阵列为包含有多个阵元的均匀圆阵，各阵元沿圆形周向均匀布置，相邻阵元之间的中心角相同，来波方向以某一角度范围入射时，中心阵元和结构件的影响会导致个别阵元存在接收信号弱、相位差估计偏差大的问题，如图1所示，对于某五元均匀圆阵，当信号入射角为0
°
时，阵元2、阵元5与阵元1合成信号的幅度较大，而阵元3、阵元4与阵元1合成信号的幅度较小，导致阵元3和阵元4成为遮挡阵源，基于阵元3和阵元4的相位差估计偏差较大，如果直接用此时阵元3和阵元4的的相位信息，会严重影响后续的测向精度。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法及系统，能够准确判断均匀圆阵中各阵元相对于所接收的信号的遮挡情况，消除测向误差并且减小计算量。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法，包括以下步骤：接收被测信号，获取预先配置的测向阵元组合中各阵元的幅度信息向量，并根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度，还根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息；根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元，若存在遮
挡阵元，根据所述遮挡阵元对应的遮挡角度范围从相位差样本库中选取对应的第一相位差矢量，计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述被测信号的入射角。
[0009]进一步的，接收被测信号之前还包括预先配置测向阵元组合的步骤，具体包括：选取均匀圆阵上目标数量的相邻阵元作为测向阵元组合，将所述测向阵元组合中预设位置的阵元作为参考阵元。
[0010]进一步的，所述均匀圆阵为五元均匀圆阵，所述测向阵元组合包括四个相邻阵元，所述参考阵元为所述测向阵元组合中逆时针方向第二个阵元。
[0011]进一步的，根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度的具体步骤包括：用所述幅度信息向量中目标阵元的幅度信息除以参考阵元的幅度信息，对目标阵元的幅度信息除以参考阵元的幅度信息的商求对数，得到目标阵元与参考阵元的相对幅度。
[0012]进一步的，根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息的具体步骤包括：将所述幅度信息向量中目标阵元的幅度信息分别经过预设的移相器之后，与参考阵元的幅度信息相加，得到每个移相器对应的和信号；分别计算每个移相器对应的和信号的幅度平方，对所述幅度平方求反正切函数，得到目标阵元与参考阵元的相位差，表达式为：上式中，i参考阵元的编号，j为目标阵元的编号，为第一移相器对应的和信号的幅度平方，为第二移相器对应的和信号的幅度平方，为第三移相器对应的和信号的幅度平方，为第四移相器对应的和信号的幅度平方，所述第一移相器移相0
°
，所述第二移相器移相90
°
，所述第三移相器移相180
°
，所述第四移相器移相270
°
。
[0013]进一步的，根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元的具体步骤包括：若当前相对幅度的值在预设区间中，当前相对幅度对应的参考阵元与目标阵元均不是遮挡阵元；若当前相对幅度的值小于预设区间的下限值，当前相对幅度对应的目标阵元是遮挡阵元；若当前相对幅度的值大于预设区间的上限值，当前相对幅度对应的参考阵元是遮挡阵元。
[0014]进一步的，所述均匀圆阵为五元均匀圆阵，阵元1对应的方位角为0
°
，阵元1对应的遮挡角度范围θ1=[130
°
，230
°
]，阵元2对应的遮挡角度范围θ2=[202
°
，302
°
]，阵元3对应的遮挡角度范围θ3=[274
°
，360
°
]∪[0
°
，14
°
]，阵元4对应的遮挡角度范围θ4=[346
°
，360
°
]∪[0
°
，86
°
]，阵元5对应的遮挡角度范围θ5=[58
°
，158
°
]。
[0015]进一步的，判断是否存在遮挡阵元之后还包括：若不存在遮挡阵元，根据预设的角
度范围从相位差样本库中选取对应的第二相位差矢量，计算所述相位差信息与第二相位差矢量的相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述被测信号的入射角。
[0016]进一步的，计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数以及计算所述相位差信息与第二相位差矢量的相关系数的表达式如下：上式中，N为所述相位差信息中的相位差个数，为所述相位差信息中的第i个相位差，为的第i个值，为第一相位差矢量或第二相位差矢量，j为相位差样本库中第一相位差矢量或第二相位差矢量的方向的序号。
[0017]本专利技术还提出一种均匀圆阵相关干涉仪测向系统，包括：预处理单元，用于接收被测信号，获取预先配置的测向阵元组合中各阵元的幅度信息向量，并根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度，还根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息；角度计算单元，用于根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元，若存在遮挡阵元，根据所述遮挡阵元对应的遮挡角度范围从相位差样本库中选取对应的第一相位差矢量，计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，包括以下步骤：接收被测信号，获取预先配置的测向阵元组合中各阵元的幅度信息向量，并根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度，还根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息；根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元，若存在遮挡阵元，根据所述遮挡阵元对应的遮挡角度范围从相位差样本库中选取对应的第一相位差矢量，计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述被测信号的入射角。2.根据权利要求1所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，接收被测信号之前还包括预先配置测向阵元组合的步骤，具体包括：选取均匀圆阵上目标数量的相邻阵元作为测向阵元组合，将所述测向阵元组合中预设位置的阵元作为参考阵元。3.根据权利要求2所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，所述均匀圆阵为五元均匀圆阵，所述测向阵元组合包括四个相邻阵元，所述参考阵元为所述测向阵元组合中逆时针方向第二个阵元。4.根据权利要求1所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度的具体步骤包括：用所述幅度信息向量中目标阵元的幅度信息除以参考阵元的幅度信息，对目标阵元的幅度信息除以参考阵元的幅度信息的商求对数，得到目标阵元与参考阵元的相对幅度。5.根据权利要求1所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息的具体步骤包括：将所述幅度信息向量中目标阵元的幅度信息分别经过预设的移相器之后，与参考阵元的幅度信息相加，得到每个移相器对应的和信号；分别计算每个移相器对应的和信号的幅度平方，对所述幅度平方求反正切函数，得到目标阵元与参考阵元的相位差，表达式为：上式中，i参考阵元的编号，j为目标阵元的编号，为第一移相器对应的和信号的幅度平方，为第二移相器对应的和信号的幅度平方，为第三移相器对应的和信号的幅度平方，为第四移相器对应的和信号的幅度平方，所述第一移相器移相0
°
，所述第二移相器移相90
°
，所述第三移相器移相180
°
，所述第四移相器移相270
°
。6.根据权利要求1所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元的具体步骤包括：若当前相对幅度的值在预设区间中，当前相对幅度对应的参考阵元与目标阵元...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔立能，冯起，张吉楠，王萌，
申请(专利权)人：湖南艾科诺维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：