[發(fā)明專利]少快拍非線極化電磁波波達方向估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010134142.2
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111208471B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾浩;張博棟;鄒鏇;張高旭
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G01S3/12
• 分類號: G01S3/12;G01S3/04;G01S3/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

少快拍非線極化電磁波波達方向估計方法，其實現(xiàn)步驟是：(1)建立直角坐標系xyz，圓極化或者橢圓極化電磁波從角度入射；(2)三維矢量天線分別接收x、y、z方向電場信號，經(jīng)采樣得E_x(n)、E_y(n)、E_z(n)；(3)由兩個采樣快拍的六個數(shù)據(jù)構(gòu)成兩個坐標矢量p₁和p₂；(4)計算與矢量p₁和p₂構(gòu)成平面相垂直的矢量m；(5)根據(jù)m坐標值計算俯仰角估計值(6)根據(jù)m坐標值計算方位角估計值(7)就是入射電磁波波達方向估計值。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對任意角度入射的非線極化電磁波信號進行波達方向估計，而且僅僅需要一個三維矢量天線和兩個采樣快拍，計算復(fù)雜度低。本發(fā)明可以應(yīng)用于需要進行波達方向估計的通信、雷達、測控等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到通信、雷達、測控等對電磁波波達方向估計有需求的領(lǐng)域，具體涉及到的針對非線極化電磁波的波達方向估計方法。

背景技術(shù)

波達方向估計是通過接收信號對電磁波來向進行估計，被廣泛應(yīng)用在通信、雷達、測控等技術(shù)領(lǐng)域。為了能夠?qū)Ψ轿唤呛透┭鼋嵌歼M行估計，現(xiàn)有技術(shù)采用干涉儀或者基于陣列天線的估計技術(shù)。干涉儀實現(xiàn)波達方向估計，雖然具有實現(xiàn)算法簡單的優(yōu)勢，但是需要多個天線，而且天線極化方式固定；陣列天線實現(xiàn)波達方向估計，雖然可以實現(xiàn)多個電磁波進行超分辨估計的優(yōu)勢，但需要陣列規(guī)模更大，也存在天線極化方式固定的問題，而且波達方向估計方法需要采用多個快拍，運算量大。

針對任意圓極化和橢圓極化電磁波的波達方向估計，可以采用僅僅一個三維矢量天線和兩個采樣快拍數(shù)據(jù)，通過簡單計算就可以實現(xiàn)波達方向估計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何通過三維矢量天線，快速估計圓極化或者橢圓極化入射電磁波的波達方向。解決該技術(shù)問題的方法是一種電磁波波達方向估計方法，其實現(xiàn)步驟是：

(1)建立笛卡爾直角坐標系xyz，圓極化或者橢圓極化電磁波從角度入射，其中俯仰角范圍方位角范圍為待估計量；

(2)采用三維矢量天線接收圓極化或者橢圓極化電磁波，所謂三維矢量天線，就是每個坐標軸都具有一個線極化振子天線，分別接收三個坐標軸方向的單一線極化分量，三個線極化天線的饋點都位于坐標原點；對三個饋點接收的模擬信號，通過ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，采樣頻率為f_s，接收信號可以分別表示為：E_xm是x方向極化的幅度，E_ym是y方向極化的幅度，E_zm是z方向極化的幅度；是x方向極化的初相位，是y方向極化的初相位，是z方向極化的初相位，T_s為采樣周期，ω為接收信號的角頻率；其中E_x(n)，E_y(n)，E_z(n)為已知量；

(3)在兩個不同時刻，取三維矢量天線接收信號第n₁和n₂個兩個快拍，共六個數(shù)據(jù)，分別是E_x(n₁)、E_y(n₁)、E_z(n₁)、E_x(n₂)、E_y(n₂)、E_z(n₂)，其中n₁和n₂是連續(xù)的兩個采樣序號；把兩個快拍構(gòu)成矢量p₁＝[E_x(n₁) E_y(n₁) E_z(n₁)]^T和p₂＝[E_x(n₂) E_y(n₂) E_z(n₂)]^T，其中符號[]^T表示轉(zhuǎn)置；