一种基于坐标转换的和差波束测向方法技术

本发明专利技术涉及一种基于坐标转换的和差波束测向方法，属于阵列信号处理技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种基于坐标转换的和差波束测向方法


[0001]本专利技术涉及阵列信号处理
，特别是指一种基于坐标转换的和差波束测向方法
。

技术介绍

[0002]阵列信号处理是现代信号处理领域内的一个极其重要的分支，而
DOA(
波达方向
)
估计则一直被视为阵列信号处理领域中的一个重要研究内容
。
在传统和差测向方法尤其在二维测向中，由于不同阵列初始指向下不同方位的鉴角值并不相同，且在常规坐标系下求解信号方位角时，方位角与俯仰角的鉴角值互耦，因此所需本地存储的鉴角表数据量极大
。
例如，当俯仰角范围为0°
～
90
°
、
步进1°
，方位角为0°
～
180
°
、
步进1°
度，本地鉴角表中每条鉴角线偏离角的范围为
‑5°
～5°
、
步进
0.1
°
时，以常规方法求解方位角，需要存储的鉴角值数据量为：
181(
阵列不同方位指向角维度
)*91(
由于角度互耦引入的俯仰角维度
)*101(
每条鉴角线的偏离角范围引入的维度
)
＝
1663571。
可见，传统的和差波束比相法中，数据的多维度特性带来了数据存储量和计算处理量的负担，制约了其在工程中的适用性
。

技术实现思路

[0003]为了降低求解方位角的过程中所需存储的数据量，本专利技术提供一种基于坐标转换的和差波束测向方法
。
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是由以下技术方案实现的：
[0005]一种基于坐标转换的和差波束测向方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：将均匀面阵均分为
2*2
的4个相同的子阵，左下子阵和右下子阵合称下子阵，左上子阵和右上子阵合称上子阵，左上子阵和左下子阵合称左子阵，右上子阵和右下子阵合称右子阵，分别计算均匀面阵中下子阵与上子阵接收信号的和输出
P
12
、P
34
：
[0007][0008][0009]上式中，
[
·
]H
为矩阵的共轭转置，
W
0_12
、W
0_34
、A
12
、A
34
分别为：
[0010]为下子阵加权向量；
[0011]为上子阵加权向量；
[0012]A
12
＝
e
j
·2π
f
·
(X
·
cosФ
·
sin
θ
+Y
·
sin(Ф))/c
，为下子阵信号接收导向矢量；
[0013]A
34
＝
e
j2
π
f
·
(X
·
cosФ
·
sin
θ
‑
Y
·
sin(Ф))/c
，为上子阵信号接收导向矢量；
[0014]上式中，
j
为虚数单位，
f
为信号频率，
c
为光速，
Ф
和
θ
分别为信号的俯仰角和方位角，
Ф0和
θ0分别为阵列初始指向俯仰角和阵列初始指向方位角，
X、Y
分别为上子阵两个坐标轴的坐标矢量，下子阵与上子阵的
X
坐标相同，
Y
坐标互为相反数；
[0015]步骤2：计算常规坐标俯仰角的鉴角值
R
：
[0016][0017]上式中，
imag(
·
)
为取复部符号；
[0018]步骤3：基于阵列初始指向俯仰角对鉴角值进行修正：
[0019]R
Refine
＝
R
·
cos(Ф0)
[0020]步骤4：将
R
Refine
代入
Ф0＝0时的鉴角表进行检索，得到俯仰偏离角
Δ
Ф
，计算得到信号俯仰角：
[0021]Ф
＝
Ф0+
Δ
Ф
[0022]步骤5：进行坐标转换，计算阵列初始指向转换俯仰角
Ф
0_Switch
和阵列初始指向转换方位角
θ
0_Switch
：
[0023]Ф
0_Switch
＝
asin(cos(Ф0)sin(
θ0))
[0024]θ
0_Switch
＝
asin(sin(Ф0)/cos(Ф
0_Switch
))
[0025]步骤6：计算转换坐标俯仰角的鉴角值
R
Switch
：
[0026][0027]其中：
[0028][0029][0030][0031][0032][0033][0034]上式中，
Ф
Switch
和
θ
Switch
分别为信号转换俯仰角和信号转换方位角，
X
13
和
Y
13
分别为左子阵中阵元的
X
坐标矢量和
Y
坐标矢量，且右子阵的
Y
坐标与左子阵相同
、X
坐标与左子阵互为相反数；
[0035]步骤7：基于阵列初始指向转换俯仰角对鉴角值进行修正：
[0036]R
Switch_Refine
＝
R
Switch
·
cos(Ф
0_Switch
)
[0037]步骤8：将
R
Switch_Refine
代入
Ф
0_Switch
＝0时的鉴角表进行检索，得到俯仰偏离角
Δ
Ф
Switch
，计算得到信号转换俯仰角：
[0038]Ф
Switch
＝
Ф
0_Switch
+
Δ
Ф
Switch
[0039]步骤9：将计算出的俯仰角及转换俯仰角作为信号的方位角输出，完成和差波束测向
。
[0040]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：
[0041]1、
本专利技术可实现数据降维，减少本地数据存储量
。
采用本专利技术中提出的鉴角线修正及坐标转换角度解耦技术时，所需存储数据维度仅为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于坐标转换的和差波束测向方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将均匀面阵均分为
2*2
的4个相同的子阵，左下子阵和右下子阵合称下子阵，左上子阵和右上子阵合称上子阵，左上子阵和左下子阵合称左子阵，右上子阵和右下子阵合称右子阵，分别计算均匀面阵中下子阵与上子阵接收信号的和输出
P
12
、P
34
：：上式中，
[
·
]
H
为矩阵的共轭转置，
W
0_12
、W
0_34
、A
12
、A
34
分别为：为下子阵加权向量；为上子阵加权向量；
A
12
＝
e
j
·2π
f
·
(X
·
cosФ
·
sin
θ
+Y
·
sin(Ф))/c
，为下子阵信号接收导向矢量；
A
34
＝
e
j
·2π
f
·
(X
·
cosФ
·
sin
θ
‑
Y
·
sin(Ф))/c
，为上子阵信号接收导向矢量；上式中，
j
为虚数单位，
f
为信号频率，
c
为光速，
Ф
和
θ
分别为信号的俯仰角和方位角，
Ф0和
θ0分别为阵列初始指向俯仰角和阵列初始指向方位角，
X、Y
分别为上子阵两个坐标轴的坐标矢量，下子阵与上子阵的
X
坐标相同，
Y
坐标互为相反数；步骤2：计算常规坐标俯仰角的鉴角值
R
：上式中，
imag(
·
)
为取复部符号；步骤3：基于阵列初始指向俯仰角对鉴角值进行修正：
R
Refine
＝
R
·

【专利技术属性】
技术研发人员：苗峻，窦修全，王汉，边疆，吕鹏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：