微波光子联合时差相差的高精度测向方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种微波光子联合时差相差的高精度测向方法及装置，该方法包括：获取目标宽带的微波信号；每路微波信号分别进行平滑滤波，得到两路微波信号对应的时间差估算值；根据时间差和相位差之间的关系，获得两路微波信号对应的相位差估算值；每路微波信号分别进行一致性校正，获得时相校准系数；通过时相校准系数分别得到时间差测量值和相位差测量值；根据时间差测量值和相位差测量值进行联合测向处理运算，得到测向角度；利用时差测向和相差测向的优势，创新提出一种改进型时差相差联合测向方法，通过对时差曲面拟合插值来解相差模糊，可以实现分布式单基线两个天线的高精度测向，降低设备体积、功耗和成本等要求，具有较好的应用价值。好的应用价值。好的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
微波光子联合时差相差的高精度测向方法及装置


[0001]本专利技术涉及电子侦察
，具体而言，涉及一种微波光子联合时差相差的高精度测向方法及装置。

技术介绍

[0002]常用测向方法主要是幅度差法、相差法和时差法。要想获得高的测向精度，幅度差法需要窄的波束宽度和多的波束数量；而相差法需要多基线解相位模糊，长基线实现高精度测向；时差法需要提高小时差测量精度或者增加基线长度。
[0003]由于短基线时差测向精度低、长基线相差测向存在模糊问题，传统的微波技术难以满足电子设备分布式部署和长距离传输需求，不能实现分布式单基线两个天线高精度测向要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种微波光子联合时差相差的高精度测向方法及装置，其能够克服微波信号经过光纤长距离传输后引起的时差相差变化影响，从系统层面进行设备时差相差不一致性实时校正，并满足长距离微波光子的稳定传输；
[0005]其利用时差测向和相差测向的优势，创新提出一种改进型时差相差联合测向方法，通过对时差曲面拟合插值来解相差模糊，可以实现分布式单基线两个天线的高精度测向，降低设备体积、功耗和成本等要求，具有很好的应用价值。
[0006]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种微波光子联合时差相差的高精度测向方法，包括以下步骤：
[0008]获取模拟信号类型的至少两路微波信号；
[0009]将模拟信号类型的至少两路微波信号转换为数字信号类型的至少两路微波信号；
[0010]对于数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，对两路微波信号进行平滑滤波，得到两路微波信号对应的时间差估算值；
[0011]对于数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，根据两路微波信号的时间差估算值，以及预设的时间差估算值和相位差估算值之间的对应关系，确定两路微波信号对应的相位差估算值；
[0012]对于数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，分别对每路微波信号进行一致性校正，得到两路微波信号之间的时相校准系数；通过时相校准系数对两路微波信号对应的时间差估算值和相位差估算值进行校正，分别得到时间差测量值和相位差测量值；
[0013]对于数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，根据两路微波信号对应的时间差测量值和相位差测量值进行联合测向处理运算，得到测向角度。
[0014]本专利技术的有益效果是：通过获取两路模拟信号类型的微波信号，经过信号类型的
转化，获得数字信号类型的微波信号，在进行平滑滤波处理后，获得两路微波信号对应的时间差估算值，根据时间差估算值和相位差估算值的关系，获得两路微波信号对应的相位差估算值，再将两微波信号分别进行一致性校正后，使用得到的时相校准系数对时间差估算值和相位差估算值进行校正，以克服微波信号经过光纤长距离传输后引起的时差相差变化影响，从整体设备层面进行设备时差相差不一致性实时校正、并满足长距离微波光子的稳定传输的问题；得到时间差测量值和相位差测量值，最后由时间差测量值和相位差测量值进行联合测向处理运算，得到测向角度，以达到最终的测向目的；本专利技术方案中，利用时差测向和相差测向的优势，创新出了一种改进型时差相差联合测向方法，即根据两路微波信号对应的时间差测量值和相位差测量值进行联合测向处理运算，实现分布式单基线两个天线的高精度测向，达到了降低设备体积、功耗和成本等的目的，具有较高的应用价值。
[0015]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0016]进一步，上述对于数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，对两路微波信号进行平滑滤波，得到两路微波信号对应的时间差估算值，包括：
[0017]对于数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，通过第一公式对两路微波信号进行平滑滤波，得到两路微波信号对应的时间差估算值，其中，第一公式为：
[0018][0019]其中：τ表示时间差估算值，P表示区间搜索|F(m)|的谱线峰值，i表示F(m)|区间插值的个数，F(m)表示离散傅里叶变换运算。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是：通过第一公式，进而获得两路微波信号的时间差估算值。
[0021]进一步，上述对于数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，根据两路微波信号的时间差估算值，以及预设的时间差估算值和相位差估算值之间的对应关系，确定两路微波信号对应的相位差估算值，包括以下步骤：
[0022]对于数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，对两路微波信号进行FFT变换，得到变换后的两路微波信号：
[0023]对于数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，基于变换后的两路微波信号，在频域上对两路微波信号进行共轭相乘，得到两路微波信号的共轭相乘的结果；
[0024]对于数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，根据两路微波信号的共轭相乘的结果，得出两路微波信号的相位差估算值。
[0025]采用上述进一步方案的有益效果是：根据时间差和相位差的关系，以获得两路微波信号的相位差估算值，为后续提供计算数据。
[0026]进一步，上述对于数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，根据两路微波信号对应的时间差测量值和相位差测量值进行联合测向处理运算，得到测向角度，包括以下步骤：
[0027]对于数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，根据两路微波信号对应的时间差测量值，利用曲面拟合算法对时间差测量值进行插值运算，得到多个差值点,并根据多个差值点确定一个开口向上的二次曲面，基于二次曲面，得到时间差测量值组；
[0028]根据第二公式，确定多个插值点的相位差测量值组；其中，第二公式为：
[0029][0030]式中，Δφ为相位差理论值与相位差测量值之间的误差，Δτ为时间差理论值与时间差测量值之间的误差；
[0031]根据时间差测量值组和相似度函数，得到多组相似函数；
[0032]确定多组相似函数的最小值，以及与多组相似函数的最小值对应的目标时间差，其中，相似度函数为；
[0033][0034]其中，γ()表示相似度函数，表示相位差测量值，表示第i个插值对应的相位差理论值，i表示插值个数；
[0035]根据目标时间差和第二公式，得到真实的模糊数k
真
；
[0036]根据真实的模糊数和相差测角公式，得到测向角度，相差测角公式表示为：
[0037][0038]式中，θ表示测向角度值，表示相位差测量值，d表示两个分布式天线阵元之间的距离，λ表示微波信号的波长，arcsin表示反正弦运算。
[0039]采用上述进一步方案的有益效果是：通过时间差测量值和相位差测量值进行联合测向处理运算，从而得到测向角度；其中，对时间差测量值和相位差测量值进行联合测向处理运算时，通过相位差理论值与相位差测量值之间的误差和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波光子联合时差相差的高精度测向方法，其特征在于，包括以下步骤：获取模拟信号类型的至少两路微波信号；将所述模拟信号类型的至少两路微波信号转换为数字信号类型的至少两路微波信号；对于所述数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，对所述两路微波信号进行平滑滤波，得到所述两路所述微波信号对应的时间差估算值；对于所述数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路所述微波信号，根据所述两路微波信号的时间差估算值，以及预设的时间差估算值和相位差估算值之间的对应关系，确定两路所述微波信号对应的相位差估算值；对于所述数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，分别对每路微波信号进行一致性校正，得到两路所述微波信号之间的时相校准系数；通过所述时相校准系数对两路微波信号对应的时间差估算值和相位差估算值进行校正，分别得到时间差测量值和相位差测量值；对于所述数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，根据所述两路微波信号对应的时间差测量值和相位差测量值进行联合测向处理运算，得到测向角度。2.根据权利要求1所述的一种微波光子联合时差相差的高精度测向方法，其特征在于，对于所述数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，所述对所述两路微波信号进行平滑滤波，得到所述两路微波信号对应的时间差估算值，包括：对于所述数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，通过第一公式对所述两路微波信号进行平滑滤波，得到所述两路微波信号对应的时间差估算值，其中，所述第一公式为：：其中：τ表示时间差估算值，P表示区间搜索F(m)的谱线峰值，i表示F(m)区间插值的个数，F(m)表示离散傅里叶变换运算。3.根据权利要求2所述的一种微波光子联合时差相差的高精度测向方法，其特征在于，对于所述数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路所述微波信号，所述根据所述两路微波信号的时间差估算值，以及预设的时间差估算值和相位差估算值之间的对应关系，确定两路所述微波信号对应的相位差估算值，包括以下步骤：对于所述数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路所述微波信号，对两路所述微波信号进行FFT变换，得到变换后的两路所述微波信号：对于所述数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路所述微波信号，基于变换后的两路所述微波信号，在频域上对两路所述微波信号进行共轭相乘，得到两路所述微波信号的共轭相乘的结果；对于所述数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路所述微波信号，根据两路所述微波信号的共轭相乘的结果，得出两路所述微波信号的相位差估算值。4.根据权利要求3所述的一种微波光子联合时差相差的高精度测向方法，其特征在于，对于所述数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，根据所述两路微波信号对应的时间差测量值和相位差测量值进行联合测向处理运算，得到测向角度，包括以下步
骤：对于所述数字信号类型的至少两路微波信号中的每两路微波信号，根据所述两路微波信号对应的时间差测量值，利用曲面拟合算法对所述时间差测量值进行插值运算，得到多个差值点,并根据多个所述差值点确定一个开口向上的二次曲面，基于所述二次曲面，得到时间差测量值组；根据第二公式，确定多个所述插值点的相位差测量值组；其中，第二公式为：式中，Δφ为相位差理论值与所述相位差测量值之间的误差，Δτ为时间差理论值与所述时间差测量值之间的误差；根据所述时间差测量值组和相似度函数，得到多组相似函数；确定多组所述相似函数的最小值，以及与多组相似函数的最小值对应的目标时间差，其中，所述相似度函数为；其中，γ()表示相似度函数，表示相位差测量值，表示第i个插值对应的相位差理论值，i表示插值个数；根据所述目标时间差和所述第二公式，得到真实的模糊数k
真
；根据所述真实的模糊数和相差测角公式，得到测向角度，所述相差测角公式表示为：式中，θ表示测向角度值，表示相位差测量值，d表示两个所述分布式天线阵元之间的距离，λ表示所述微波信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐龙，廖宇鹏，曲百山，王斌，颜健，朱扬辉，韦贤岁，尹建生，
申请(专利权)人：桂林长海发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：