[發明專利]一種基于鏡面反射的單天線測角方法

在審

• 申請號: 202111126679.5
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113917398A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 洪春沖;朱曉丹;馬偉男;盧鑫;徐嘉良;李博文;李國平
• 申請（專利權）人: 洪春沖;南京理工大學;中國航天科工集團八五一一研究所
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02;G01S13/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發明公開了一種基于鏡面反射的單天線測角方法，針對測角問題，該方法基于鏡面反射的多路徑效應，實現了利用單天線接收測角，相對傳統方法具有系統構成和估計算法較為簡單、可有效縮短基線等優點，具有一定的理論研究和工程應用價值。

技術領域

本發明屬于雷達與電子對抗領域，具體涉及一種基于鏡面反射的單天線測角方法。

背景技術

角度估計是雷達、通信、導航等領域的重要內容，得到了廣泛的研究。較為常用的角度估計方法包括陣列多波束比幅測角、陣列空間譜估計測角、相位干涉儀測角等。按照不同觀測量進行分類，則主要分為測幅度類方法和測相位類方法，例如，陣列多波束比幅方法比較目標信號在不同指向波束上的響應進行測角，陣列空間譜估計和相位干涉儀方法利用相位進行測角。這些方法通常都需要多個接收天線，天線數目、基線總長度等條件決定了測角的性能，包括測角的精度、不模糊性、穩健性。為了提高測角精度，通常需要配置相對較長的基線，為了避免測角模糊，又需要在特定位置配置多個陣元。經過多年的研究，這些方法得到了充分的發展，但是仍然存在三個無法避免的問題，包括：多天線和多通道的幅相一致性問題、多通道的資源耗費問題、基線的適裝性問題。

相對常見的角度估計方法，多天線單通道測角方法已經在很大程度上降低了功耗和處理資源的要求，但無論是龐大的天線陣列，還是波束形成網絡與開關矩陣，仍然在體積、重量等方面與傳統多通道方法無異。單天線測角方法自然避免了上述兩方面的不足，其基本原理是借助天線的旋轉，利用接收到的信號的參數變化估計出目標角度，如文獻“朱曉丹，朱偉強，陳卓.基于方向圖匹配重構的波束掃描測角方法[J].電子與信息學報，2018，40(11)：2691-2697”。這種利用旋轉單天線進行角度測量的方法僅需單個接收通道，且無需形成基線，是一種容易實現的方法。不僅在功耗、體積上，單天線測角方法最大的優勢至少包括兩方面：單天線方法可以實現系統的小型化、單天線方法不需要形成基線，如文獻“朱曉丹，朱偉強，陳卓，李娟慧，張廣宇.基于方向圖匹配的單天線波束掃描測角方法.航天電子對抗，2017，33(4)：11-16”。但這種方法依賴天線的旋轉，實際應用也存在一定的限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于鏡面反射的單天線測角方法，基于鏡面反射的多路徑效應，實現了利用單天線接收測角，相對傳統方法具有系統構成和估計算法較為簡單、可有效縮短基線等優點，具有一定的理論研究和工程應用價值。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于鏡面反射的單天線測角方法，利用反射鏡與單個接收天線，將角度為θ的信號通過反射鏡反射后被接收天線接收；對接收天線接收到的信號進行處理，得到信號角度θ，具體步驟如下：

步驟一、對信號進行采樣、檢測，采樣間隔記為T_s，分離出直達波信號s₁(t)和經反射鏡的反射信號s₂(t)，t為時間。

步驟二、測量兩路信號的整數采樣點間隔NT_s。

步驟三、將兩路信號按照整數采樣點間隔NT_s對齊，求對齊后的信號相位差

步驟四、根據對齊后的信號相位差計算對齊前信號的時差Δt(θ)，λ為信號的波長，c為光速。

步驟五、根據時差，得到角度θ，

進一步地，反射鏡與接收天線相位中心的距離為d，反射鏡的反射面長度為L，d、L滿足設計要求，接收天線與鏡面垂直相交于點A，反射鏡具有對入射信號的鏡面反射效應。

進一步地，d、L滿足的設計要求為：反射鏡與接收天線相位中心的距離W_P為信號的脈寬，即要求能夠適應的最大信號長度，θ_m為要求適應的最小角度；反射鏡的反射面長度L，L＞dcotθ_m。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：