[發明專利]一種基于距離和載波相差的二維角度解算方法

有效

• 申請號: 201210200098.6
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102735207A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 嚴琪;楊瑞強;張蓬;蔡春貴;張攀
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G06F19/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

技術領域

本發明涉及一種基于距離和載波相差的二維角度解算方法，屬于無線電測量技術領域。

背景技術

在公開刊物及公開渠道上了解到的方位、俯仰二維角度無線電測量中使用的方位角、俯仰角解算方法有2種：

(1)干涉法

干涉法的基本原理如圖1所示：平面波以一定入射角到達2個天線陣元時，平面波必然先到達其中的一個陣元，后到達另一個陣元，到達時間不同導致兩天線陣元的接收信號存在相位差，測量出相位差后，利用相位差與入射角之間的關系(式中，d為二天線陣元間距，θ為來波方向與天線法線方向間的夾角，為二天線接收目標信號之間的相位差，λ是入射波長)可以計算出入射角。

此方法假定入射波是平面波，應用于遠距離目標測角且信號質量較好是具有較高的精度，但是應用于近距離目標測角時算法本身會引入較大的系統誤差。

(2)空間譜估計法

空間譜估計法是一系列方法的總稱，它的基本思想是利用協方差矩陣的特征結構，將任意陣列輸出數據的協方差矩陣進行特征分解，從而得到與信號分量相對應的信號子空間和與信號分量相正交的噪聲子空間，最后利用信號方向向量與噪聲子空間的正交性來構成空間掃描譜，通過譜峰搜索，實現信號的入射方向估計。

此類方法假定入射波是平面波，在遠距離目標測角時具有較高的精度和分辨率，應用于近距離目標測角時算法本身會引入較大的系統誤差。同時此類方法計算量非常大，不適于處理器和存儲器資源嚴重受限應用場景，例如深空探測中的飛行器間相對角度測量。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種基于載波相差的二維角度解算方法，該方法使用測角天線陣多個陣元接收信號的相位差和天線陣面幾何中心與目標飛行器間的距離測量值作為輸入，將二維測角問題轉換為一個測角目標函數的最大值搜索問題，通過搜索最大值即可得到方位角與俯仰角度值，實現了近距離目標的方位角與俯仰角的高精度測量，且能夠有效抑制空間角度估計的模糊性。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

一種基于距離和載波相差的二維角度解算方法，包括如下步驟：

步驟(一)、確定測角目標函數m(α，β)最大值搜索的方位角步長st_α和俯仰角步長st_β，其中δ_α為方位角側角精度，δ_β為俯仰角測角精度；

步驟(二)、計算復向量v，公式如下：