[發明專利]單天線測向方法

有效

• 申請號: 201410496277.8
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104198985A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 張碩;趙楠;付強;劉瑞
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

技術領域

本發明涉及寬頻信號的單站無源測向天線的設計，是通過接收目標發 射的信號或者目標反射的其他發射源的信號，判斷目標位置的一種方法。

背景技術

天線接收目標發射的信號或者目標反射的其他發射源的信號，經接收 機處理后，將信號電平實時發送到CAN總線上，方位碼盤將天線座架的方 位軸角實時發送到CAN總線上。單天線測向時，天線方位軸快速旋轉一周， 伺服控制器快速采集方位地理角和信號電平。方位地理角由方位碼盤實時 發送的方位軸角(單位：度)經過坐標轉換得出，信號電平由接收機實時 解算并發送(單位：dB)。基本測向方法是伺服控制器采用簡單的排序方法 處理采集的數據，得出信號電平最大時的方位地理角，即為測向中心。

目前采用的基本測向方法存在不足：

1)接收機場強由于受到干擾，存在噪聲和野值，影響信號電平峰值的 判斷；

2)在低頻段天線方向圖角度很寬，峰值處的梯度很小，影響最大峰值 的判斷；

3)在高頻天線方向圖角度很窄，導致接收機只能采集2個點，無法判 斷最大值的精確位置。

本發明的目的在于避免上述基本測向方法存在的不足而提供一種綜合 處理測向方法。

本發明具有測向精度高和可靠性高等特點。

本發明首先對方位地理角和信號電平數據進行采集、存儲；然后采用 角度擴展方法確定數據采集范圍、半波束平移方法確定側向中心所在的采 用區間、冒泡法確定測向粗中心；最后通過數據曲線擬合、求導得出測向 中心。其具體步驟如下：

①數據發送。

天線測向時，伺服控制器通過CAN總線實時采集天線方位軸快速旋轉 380度范圍內的采樣點，并且每間隔5毫秒存儲一次采樣點的信息，其中， 存儲的采樣點的信息包括采樣點的序號、方位地理角以及信號電平三個參 數，其中，方位軸角經坐標變換得到方位地理角。

接收機根據當前的測向頻率實時調整信號電平發送的速率，當測向速率 大于12GHz時，信號電平的速率為800Hz；當測向頻率小于12GHz時，信 號電平的速率為400Hz。用這種方法的優點是：在低頻時由于波束寬度內采 樣點較多，適當的降低更新速率，優先保證數據的準確性；在高頻時由于波 束寬度內的采樣點較少，適當的提高更新速率，優先保證數據的實時性。

②數據采集。

提出角度擴展方法，即采集天線方位軸旋轉380°度范圍內的采樣點， 共計422個采樣點。

由于測向頻率范圍是1.0GHz～18.0GHz，所以波束寬度范圍是2.0°～ 35.0°。測向數據采集角度擴展了20°(最大半波束寬度)，使得無論測 向起點在哪個角度，都可以保證有一幅完整的掃描圖形，便于數據分析和 處理。

③確定采樣點區間。

根據測向頻率的波束寬度確定采樣點個數N，將N個連續采樣點組成 的區間定義為采樣點區間，前N個采樣點組成第一個采樣點區間，每次后 移個采樣點再確定下一個采樣點區間，以此類推。

④確定側向中心所在的采樣點區間。

對所有采樣點區間內的信號電平求平均值，得出信號電平平均值最大 的采樣點區間，測向中心就在該采樣點區間內。

此方法既克服了噪聲對數據的影響，又不丟失必要的數據。用此方法 得到的平均值準確性好、穩定性高。

⑤確定測向粗中心。

在上述信號電平平均值最大的采樣點區間，利用冒泡法得出信號電平 最大的采樣點，該采樣點的方位地理角為A_max，即為測向粗中心。

⑥確定曲線擬合區間。

信號電平最大的采樣點為中心，讀取兩倍波束寬度內的采樣點，總計 2N+1個采樣點，這些采樣點組成待處理的采樣點區間。

⑦確定擬合曲線函數。

利用最小二乘法處理上述待處理的采樣點區間內的采樣點，得出擬合 曲線函數y＝a₀+a₁x+a₂x²。

式中：x表示方位地理角，y表示信號電平，a₀、a₁、a₂表示擬合曲線 系數。