宽带相关干涉仪测向控制方法及系统技术方案

技术编号：40930687 阅读：3 留言：0更新日期：2024-04-18 14:52

本发明专利技术提供了一种宽带相关干涉仪测向控制方法及系统，涉及测向技术领域，包括：限定搜索区域步骤：根据先验角度信息和无模糊角度范围确定相位差向量相关系数最大值的搜索范围；最大值搜索步骤：在所述搜索区域内查找相关系数最大值；谱峰凝聚步骤：在所述相关系数最大值对应的方位、俯仰角度周围一定范围内，对谱峰进行加权平均，获得谱峰的二维能量中心，所述二维能量中心对应的方位角和俯仰角即为辐射源的角度位置。本发明专利技术具有良好的稳健性，测向精度优于传统算法。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测向，具体地，涉及一种宽带相关干涉仪测向控制方法及系统。

技术介绍

1、相关干涉仪是一种常用的测向技术，通过测量空间信号在各通道间的相位差数据，并与预先存储数据中的样本作相关运算，搜索得到最相近的相位差数组，从而索引得到来波方向。相关干涉仪测向具有测向精度高、算法简单、速度快等优点，而且对天线的阵列结构要求较低，可以抵抗一定的波前失真，对极化误差不敏感。相关干涉仪测向技术被广泛应用于通信定位、无线电频谱监测、电子对抗和安防等。

2、相关干涉仪天线阵列的长短基线导致了该算法在测向中存在基线镜像堆成和相位模糊问题，在进行最邻近样本搜索时，有一定概率得到错误的索引，在对高频测向时尤其严重，因为高频信号波长较短，更容易出现相位模糊。

3、文献《改进相关干涉仪算法在doa估计中的应用》提出了一种基于象限分类的改进相关仪算法。首先将信号到达各阵元的时间差转化为相位差，同时将得到的相位差与360°作比，记录得到的整数和余数。然后对余数进行象限分类，之后用传统的相关干涉仪算法求解得到信号的初始估计值，最后根据逆运算求解信号的最终估计值。该方法可以有效仅解决基线镜像对称和相位模糊问题，但是依赖相位差解模糊的正确性，增加了算法的复杂度，并且没有考虑角度、频率与样本库失配的影响。

4、由于宽带干涉仪频率范围宽，建库的规模大，在对未知辐射源测向时经常出现实际空间信号频率、角度和样本库中样本不完全一致的情况，频率、角度和库中样本失配时，容易出现测向错误。

技术实现思路</p>

1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种宽带相关干涉仪测向控制方法及系统。

2、根据本专利技术提供的一种宽带相关干涉仪测向控制方法及系统，所述方案如下：

3、第一方面，提供了一种宽带相关干涉仪控制测向方法，所述方法包括：

4、限定搜索区域步骤：根据先验角度信息和无模糊角度范围确定相位差向量相关系数最大值的搜索范围；

5、最大值搜索步骤：在所述搜索区域内查找相关系数最大值；

6、谱峰凝聚步骤：在所述相关系数最大值对应的方位、俯仰角度周围波束宽度范围内，对谱峰进行加权平均，获得谱峰的二维能量中心，所述二维能量中心对应的方位角和俯仰角即为辐射源的角度位置。

7、优选地，所述限定搜索区域步骤中确定相位差向量相关值最大值的搜索范围包括：

8、θ∈[θ0-δθ,θ0+δθ],φ∈[φ0-δφ,φ0+δφ]

9、θ0、φ0为方位角、俯仰角的先验角度信息，δθ、δφ为方位角和俯仰角相关谱峰无模糊角度范围；

10、其中，选取的方位角、俯仰角的先验角度θ0、φ0信息，是根据上一次测向结果获得的或者外推滤波得到的。

11、优选地，所述限定搜索区域步骤中相关谱峰无模糊角度范围根据相关干涉仪天线合成方向图的主瓣宽度确定，如下式所示，

12、

13、

14、其中，λ为电磁波波长，d1和d2为阵列天线在方位维和俯仰维的孔径大小。

15、优选地，所述最大值搜索步骤中所述查找最大值包括：

16、max{ρ(θ,φ)}θ∈[θ0-δθ,θ0+δθ],φ∈[φ0-δφ,φ0+δφ]

17、其中，ρ(θ,φ)为干涉仪测得的相位差复向量和模板库里的相位差复向量之间的相关系数。

18、优选地，所述谱峰凝聚步骤中包括：

19、谱峰凝聚时加权平均选取的方位角和俯仰角范围由相关干涉仪天线合成方向图的主瓣宽度确定，如下式所示：

20、θ＝[θ1-δθ,θ1+δθ]

21、ψ＝[φ1-δφ,φ1+δφ]

22、其中，θ和ψ为谱峰凝聚时加权平均选取的方位角和俯仰角范围，θ1、φ1为最大值搜索步骤搜索得到的ρ(θ,φ)最大值所对应的方位角和俯仰角；δθ、δφ为方位角和俯仰角相关谱峰无模糊角度范围；

23、求取谱峰在θ、ψ范围内的二维能量中心，如下式所示，

24、

25、

26、其中，为改进算法得到的方位角、俯仰角估计值。

27、第二方面，提供了一种宽带相关干涉仪测向控制系统，所述系统包括：

28、限定搜索区域模块：根据先验角度信息和无模糊角度范围确定相位差向量相关系数最大值的搜索范围；

29、最大值搜索模块：在所述搜索区域内查找相关系数最大值；

30、谱峰凝聚模块：在所述相关系数最大值对应的方位、俯仰角度周围波束宽度范围内，对谱峰进行加权平均，获得谱峰的二维能量中心，所述二维能量中心对应的方位角和俯仰角即为辐射源的角度位置。

31、优选地，所述限定搜索区域模块中确定相位差向量相关值最大值的搜索范围包括：

32、θ∈[θ0-δθ,θ0+δθ],φ∈[φ0-δφ,φ0+δφ]

33、θ0、φ0为方位角、俯仰角的先验角度信息，δθ、δφ为方位角和俯仰角相关谱峰无模糊角度范围；

34、其中，选取的方位角、俯仰角的先验角度θ0、φ0信息，是根据上一次测向结果获得的或者外推滤波得到的。

35、优选地，所述限定搜索区域模块中相关谱峰无模糊角度范围根据相关干涉仪天线合成方向图的主瓣宽度确定，如下式所示，

36、

37、

38、其中，λ为电磁波波长，d1和d2为阵列天线在方位维和俯仰维的孔径大小。

39、优选地，所述最大值搜索模块中所述查找最大值包括：

40、max{ρ(θ,φ)} θ∈[θ0-δθ,θ0+δθ],φ∈[φ0-δφ,φ0+δφ]

41、其中，ρ(θ,φ)为干涉仪测得的相位差复向量和模板库里的相位差复向量之间的相关系数。

42、优选地，所述谱峰凝聚模块中包括：

43、谱峰凝聚时加权平均选取的方位角和俯仰角范围由相关干涉仪天线合成方向图的主瓣宽度确定，如下式所示：

44、θ＝[θ1-δθ,θ1+δθ]

45、ψ＝[φ1-δφ,φ1+δφ]

46、其中，θ和ψ为谱峰凝聚时加权平均选取的方位角和俯仰角范围，θ1、φ1为最大值搜索步骤搜索得到的ρ(θ,φ)最大值所对应的方位角和俯仰角；δθ、δφ为方位角和俯仰角相关谱峰无模糊角度范围；

47、求取谱峰在θ、ψ范围内的二维能量中心，如下式所示，

48、

49、

50、其中，为改进算法得到的方位角、俯仰角估计值。

51、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：

52、本专利技术利用区域限定避免搜索获得错误的角度值，进一步对搜索得到的最大值附近区域进行谱峰凝聚，对低频信号和高频信号测向时都具有良好的稳健性和较好测角精度。

53、本专利技术的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种宽带相关干涉仪测向控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的宽带相关干涉仪测向控制方法，其特征在于，所述限定搜索区域步骤中确定相位差向量相关值最大值的搜索范围包括：

3.根据权利要求2所述的宽带相关干涉仪测向控制方法，其特征在于，所述限定搜索区域步骤中相关谱峰无模糊角度范围根据相关干涉仪天线合成方向图的主瓣宽度确定，如下式所示，

4.根据权利要求1所述的宽带相关干涉仪测向控制方法，其特征在于，所述最大值搜索步骤中所述查找最大值包括：

5.根据权利要求4所述的宽带相关干涉仪测向控制方法，其特征在于，所述谱峰凝聚步骤中包括：

6.一种宽带相关干涉仪测向控制系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的宽带相关干涉仪测向控制系统，其特征在于，所述限定搜索区域模块中确定相位差向量相关值最大值的搜索范围包括：

8.根据权利要求7所述的宽带相关干涉仪测向控制系统，其特征在于，所述限定搜索区域模块中相关谱峰无模糊角度范围根据相关干涉仪天线合成方向图的主瓣宽度确定，如下式所示，