[發明專利]一種基于相控陣技術的六邊形陣列DOA估計算法

有效

• 申請號: 201710945042.6
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107728105B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 張濤
• 申請（專利權）人: 天津津航計算技術研究所
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14;G01S11/02
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 祁恒

本發明屬于信號與信息處理技術領域，具體涉及一種能夠對高速移動目標與地面測控站之間的角度進行測量的，基于相控陣技術的六邊形陣列DOA估計算法。本發明通過對每個相控陣小陣進行饋相，來調整不同的相控陣指向的角度，利用各個小陣之間的相位差的變化，來進行角度的計算。本發明技術方案的核心算法包括：(1)考慮到不同小陣在饋相變化時所產生的相位中心抖動；(2)對系統在不同溫度下產生的相位變化進行實時估算；(3)利用天線的六邊形陣列排布，對DOA算法進行優化。采用本發明的技術方案，能夠增加對于移動目標進行角度估算的精度。

技術領域

本發明屬于信號與信息處理技術領域，具體涉及一種能夠對高速移動目標與地面測控站之間的角度進行測量的，基于相控陣技術的六邊形陣列DOA估計算法。

背景技術

在當前無線電測距測角方法中，通常采用典型的長基線干涉儀進行測量，測量精度越高要求其距離越遠，其距離通常是幾公里甚至是十幾公里。在這種情況下，設備的展開使用會受到很大的限制。而如果采用相控陣體制的測距測角方法，在一個相控陣天線內部即可以實現，并且計算收斂時間短，特別適合在高動態情況下實現快速測量，具有極為廣闊的應用前景。

基于相控陣技術的DOA估計算法，是利用模塊化的相控陣天線，按照一定陣列排布模式，根據幾個模塊化相控陣天線組件對來波方向進行估計，精確地測量出目標的角度信息。本發明利用相控陣小型陣列，對高速移動目標的位置信息進行測量，可以用于無線電導航。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明提出一種基于相控陣技術的六邊形陣列DOA估計算法，以解決如何基于相控陣天線陣列對高速移動的目標進行測距測角的技術問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提出一種六邊形相控陣天線陣列DOA估計算法六邊形相控陣天線陣列由六個六邊形天線本體圍成，并且在天線陣列中心設置有校準用六邊形天線本體；

DOA估計算法包括如下步驟：

S1、由校準用六邊形天線本體發射校準信號，六個六邊形天線本體接收校準信號，根據六個六邊形天線本體的幾何位置關系，將六個六邊形天線本體收到校準信號的相位差設置為固定值；以六個六邊形天線本體中的一個六邊形天線本體作為基準，通過調整饋相值，將其他五個六邊形天線本體與作為基準的六邊形天線本體的相位差調整為零，同時記錄當前設備的溫度與饋相值的關系；按照每隔5℃的溫度變化，記錄不同溫度對應的饋相值；校準完成后，校準用六邊形天線本體停止發射校準信號；

S2、將六邊形相控陣天線陣列通過移相器，按照步驟S1校準的數值將相位差調整為零；對波束進行初始饋相，并讀取當前設備的溫度和相位值；根據六邊形相控陣天線陣列當前的溫度，調整對應的初始饋相值；

S3、根據步驟S2接收到的初始饋相值，將六個六邊形天線本體接收到的信號相位進行解算，計算出每個六邊形天線本體接收到的相位初值，對處在波束內的信號進行DOA算法估計。

進一步地，步驟S3的具體步驟包括：

S31、根據下述公式，計算六邊形相控陣天線陣列接收到的信號和：

其中，Y(t)代表六邊形相控陣天線陣列接收到的信號和，m代表六個六邊形天線本體中的一個天線本體；q代表m以外的其他天線本體；M代表六邊形天線本體的總數；P代表六邊形天線本體時延次數；t代表第m個六邊形天線本體的波達時刻；qT代表第q個六邊形天線本體的波達時刻；x_m(t-qT)代表t-qT時刻第m個六邊形天線本體接收到的信號；w_m,q代表第m個六邊形天線本體和第q個六邊形天線本體的相位關系；