[發明專利]一種極低頻透地電磁信號源測向方法

有效

• 申請號: 202011605705.8
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112833853B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 覃月明;趙治平;余白石;宋新昌;張鈺竹;段素平
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團有限公司第七一0研究所
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01R29/12;G01R23/16;G01R25/00;G06F16/22
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微

本發明公開了一種極低頻透地電磁信號源測向方法，以被動接收極低頻透地電磁信號的方式對信號源進行定位，不主動發射電場信號，隱蔽性高；作用距離遠。本發明可遠距離對信號源進行測向定位；事先存儲查詢矩陣，實際探測時直接調用矩陣，可實現快速測向。

技術領域

本發明屬于極低頻透地電磁信號源的測向技術領域，具體涉及一種極低頻透地電磁信號源測向方法，適合用于在大面積的搜索區域快速確定極低頻信號源(如極低頻透地電磁通信發射設備、水下航行目標等)的方位。

背景技術

極低頻透地電磁波的波長長，傳播損耗低，傳播距離遠，因此特別適用于低帶寬信號的遠距離傳輸。目前，已有部分國家利用極低頻透地電磁波進行遠距離的通信。對于基于極低頻透地電磁波的通信信號，確定信號源的方位具有重要的軍事意義。

此外，船只和水下航行目標在航行時將產生軸頻電場。軸頻電場的部分能量滲透至水底，然后以極低頻透地電磁波的形式向遠處傳播。因此，如果能夠接收該極低頻透地電磁信號并確定信號源的方位，則可以實現船只和水下航行目標的遠距離定位。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種極低頻透地電磁信號源測向方法，該方法以被動接收極低頻透地電磁信號的方式，通過解算多個通道電磁信號的時延或相位，實現對信號源的快速測向。

一種透地電磁信號源測向方法，包括如下步驟：

步驟1、部署探測陣：

將0#電場傳感器為公共電場傳感器，多個電場傳感器在0#公共電場傳感器的周圍呈放射狀分布；記i#電場傳感器的經緯度為Pt_i＝(lat_i,lon_i)，i＝1,2，...,n；

步驟2、計算查詢矩陣：

根據各個電場傳感器位置Pt_i，生成“信號源方位-信號時延”查詢矩陣C：該查詢矩陣C為M行N列，其中為方向分辨率；查詢矩陣C中第i行第j列元素表示信號源方位為時，通道k相對于通道l的信號時延，其中，k＝1,2，...,n；l＝1,2，...,n；k≠l；記為：以Pt_i為起點，方位為的，且距Pt_i距離為R的位置經緯度；d(Pt_i,Pt_j)為點Pt_i和點Pt_j的距離；v為電場的傳播速度，則為：

步驟3、采集電場信號：

分別采集0#電場傳感器與各個獨立電場傳感器之間的電壓，獲得n個通道的電場信號；

步驟4、檢測信號：

對每個通道的電場信號利用FFT進行頻譜分析，如果頻率曲線上某頻率點f_h的幅值滿足設定條件，則判斷存在頻率為f_h的電磁信號；

步驟5、計算相位差：

計算n個通道中任意兩兩通道之間在頻率為f_h的相位差p_ij，獲得維數為n*(n-1)/2的相位差向量P；

步驟6、計算發射源方位α：

其中，為查詢矩陣C的第i行,為P和的相關系數。

較佳的，所述電場傳感器布置在地下或者水下。

較佳的，方向分辨率根據需求調整，取為

較佳的，所述步驟4中，所述設定條件為：