[發明專利]一種旋轉單天線測角裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 201811052747.6
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109324309B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 朱曉丹;吳鵬;朱偉強;季權;陳卓;王克讓;王昀;李博文
• 申請（專利權）人: 中國航天科工集團八五一一研究所
• 主分類號: G01S3/58
• 分類號: G01S3/58
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發明公開了一種旋轉單天線測角裝置及其測量方法，包括可旋轉單天線、射頻放大及變換模塊、數字采集與處理模塊、角度估計模塊和顯示與控制模塊；其中射頻放大及變換模塊、數字采集與處理模塊、角度估計模塊和顯示與控制模塊依次連接，可旋轉單天線旋轉至不同角度偵收目標信號，并將信號傳輸至射頻放大及變換模塊完成信號的放大與變頻，射頻放大及變換模塊輸出的模擬信號經過數字采集與處理模塊完成信號的采樣、檢測、幅度參數測量、信號分選與合批、數據存儲，角度估計模塊根據測量幅度完成角度估計，顯示與控制模塊下發控制指令并記錄處理結果。本發明的方法具有易于實現、僅需單個天線的優點，對無線電具有重要的參考價值。

技術領域

本發明屬于測向領域，具體涉及一種旋轉單天線測角裝置及其測量方法。

背景技術

角度估計是雷達、偵察、導航等領域的重要內容，按照觀測量的不同，常見的角度估計方法大致可以分為比幅測角、比相測角、時差測角、空間譜估計測角等。其中，比幅測角由于原理簡單，容易實現，得到較多的研究和發展。比幅測角方法利用多個天線或波束偵收目標信號，通過比較信號幅度的相對大小得到目標角度估計。這類方法一般要求天線或波束的主瓣大致對準目標方向，否則難以進行測角，因而只利用到了方向圖的主瓣信息，且通常假設天線或波束主瓣可以近似為高斯函數，這也引入了模型誤差，因此比幅測角方法一般難以實現高精度測角。

文獻(辛明,于洋.提高測向精度的一種方法[J].電子信息對抗技術,2008,23(2):10-12.)提出一種被稱為nABD(n amplitude-comparison bearing discriminator)角方法，通過多天線信號幅度的加權構造出測角公式，文獻(解志斌，譚冠南，田雨波等.一種用于頻率可重構超寬帶天線的改進的nABD測向算法[J].宇航學報,2013,34(2):286-292.)進一步研究了這種多通道比幅測角方法，但是沒有給出詳細的原理解釋和適用條件。

發明內容

本發明的目的在于提供一種旋轉單天線測角裝置及其測量方法，針對單通道測角問題，只需要利用單個旋轉天線進行幅度測量，因此系統簡單，設備量小，且算法簡單，易于實現，測角精度優于傳統比幅測角方法，具有一定的理論和工程應用價值。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種旋轉單天線測角裝置，包括可旋轉單天線、射頻放大及變換模塊、數字采集與處理模塊、角度估計模塊和顯示與控制模塊；其中射頻放大及變換模塊、數字采集與處理模塊、角度估計模塊和顯示與控制模塊依次連接，可旋轉單天線旋轉至不同角度偵收目標信號，并將信號傳輸至射頻放大及變換模塊完成信號的放大與變頻，射頻放大及變換模塊輸出的模擬信號經過數字采集與處理模塊完成信號的采樣、檢測、幅度參數測量、信號分選與合批、數據存儲，角度估計模塊根據測量幅度完成角度估計，顯示與控制模塊下發控制指令并記錄處理結果。

一種基于旋轉單天線測角裝置的測量方法，方法步驟如下：

步驟1、令觀測角度序號n為0，在任意的初始角度處偵收目標信號；

步驟2、將步驟一中偵收到的目標信號送入射頻放大及變換模塊、數字采集與處理模塊進行處理，完成目標信號的檢測、估計幅度、分選，估計的幅度記為r_n；

步驟3、如果n＝N-1，N為總觀測角度的個數，N不小于20，則根據測角方法估計角度；否則令n加1，旋轉至另一角度轉入步驟2。

步驟3中，測角方法包括以下步驟：

步驟3-1：對測量得到的r_n按照進行加權求和得到加權值g_l，l為模型參數，j為虛數符號；

步驟3-2：估計目標角度為c_m的相角，m為模式系數，c_m為方向圖模式分量系數，Im(·)、Re(·)分別表示取實部和取虛部，tan^-1(·)為反正切函數。