[發明專利]單通道雙基站超短波信號空間定位方法

有效

• 申請號: 201610004082.6
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105676171B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 李景春;邱天爽;夏楠;金芳曉;戚寅哲;張小飛;王文帥
• 申請（專利權）人: 國家無線電監測中心;大連理工大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

本發明公開一種單通道雙基站超短波信號空間定位方法，屬于超短波無線電定位技術領域。本方法利用單通道的準多普勒天線陣和參考天線組成的雙站定位系統，將仿真信號直接提取相位作為數據庫，利用空間夾角把方位角、俯仰角二維信息轉化為一維信息，采用相似性度量函數對數據庫和實測相位進行匹配搜索，求取目標源所在方位角。本發明方法實現了對空中的超短波射頻信號進行精確定位，提高了測向系統的實時性，降低了系統成本和復雜度，可節約大量人力及資金，具有重要的實際意義。

技術領域

本發明屬于超短波無線電定位技術領域，涉及到雙基地超短波信號空間定位方法，具體涉及到一種基于單通道偽多普勒測向及TDOA(到達時間差)估計的雙基站空間定位方法。

背景技術

無線電測向技術的發展是與電磁波及其應用的研究工作密切聯系在一起的。每種電磁輻射，不論以何種形式出現，都帶有方向信息。無線電測向按其測向原理的不同，可以分為振幅法、相位法、多普勒法、到達時間差法、空間譜估計法等。振幅法測向是根據測向天線陣列各陣元感應來波信號后輸出信號的幅度大小，即利用天線各陣元的直接幅度響應或者比較幅度響應，測得來波到達方向的方法。相位法測向是根據測向天線陣列各陣元之間的相位差，測定來波到達方向的方法。如相位干涉儀測向、多普勒和準多普勒測向等。多普勒法測向是利用測向天線自身以一定的速度旋轉引起的接收信號附加多普勒調制進行測向的方法。本質上屬于相位法測向。時差法測向是根據測得的來波信號到達測向天線陣列中兩個及以上不同位置的陣元的時間差來測定來波到達方向的方法。空間譜估計測向是將測向天線陣列接受的信號分解為信號與噪聲兩個子空間，利用來波方向構成的矢量與噪聲子空間正交的特性測向。在現有測向方法中，幅度測向法由于系統復雜，誤差較大，而多普勒測向法則受噪聲和信號調制類型的影響較大，所以在實際應用中受到一定限制。空間譜估計測向法是近年來興起的測向體制之一，是一種高精度測向體制，但是，計算的復雜度使得技術實現上也存在一定的困難，如相位一致的多通道接收機難以制作。因此，大多數寬帶測向系統仍然是以干涉儀測向法為基礎的，具有高精度、算法簡單、高靈敏度等優點。

超短波信號由于頻段寬，通信容量大；視距以外的不同網絡電臺可以用相同頻率工作；可用方向性較強的天線，有利于抗干擾；通信較穩定等特點，廣泛的應用于軍事通信、地震災害監控、洪水預警等領域。因此，對此類信號進行定位是無線電測向中一項重要任務。但針對具有較高中心頻率的超短波信號，為避免天線互耦的影響，基線間距離增大，從而無法滿足條件：λ/d＞1/2，d為基線間距離，λ為超短波信號波長，故對此類信號的測向很容易產生相位模糊的問題。目前解決相位模糊的方法主要有長短基線相結合法、曲線擬合法、數據庫相關法等。長短基線相結合法是利用短距離的天線元得到粗略的距離，再利用長基線由于相位模糊得到的多個解，從中得到精確值。但此方法不適用于高頻超短波信號，需要短基線也很難得到精確解，同時此種方法需要雙通道或多通道接收系統，設備成本高，靈活性差。曲線擬合法利用周期中的連續兩點作為基準，對信號每一點相位做整數倍周期的加減，從而擬合成正弦波形。但信號頻率很高導致沒有連續的兩點，則無法實現曲線擬合。數據庫相關法是通過比較入射信號的實測相位差信息與事先已存在的各方位、頻率入射信號的相位差分布信息的相似性，從而得到入射信號的方位信息，但在無相位模糊或半模糊區域，會存在相同的相關系數，導致出現多解的問題。

發明內容