[發明專利]一種基于均勻圓陣的干涉儀測向方法

在審

• 申請號: 202210582216.8
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114994597A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 李銳其;周思余;張浩;劉亮;甘露
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S3/48
• 分類號: G01S3/48;G01S3/46
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.一種基于均勻圓陣的干涉儀測向方法，定義均勻圓陣接收信號最強的天線俯仰角為θ、方位角為其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據干涉儀的使用場景確定每個陣元的實際使用的俯仰角范圍和方位角范圍，利用實際天線陣元方向圖生成指定俯仰角和方位角范圍內的相鄰陣元功率比值查詢表和相位差查詢表，具體為：

沿均勻圓陣整個圓周上，設定有2N個按等間距排列的相同天線陣元，天線坐標系俯仰角θ的定義為信號入射方向與垂直于陣元排列平面向上的方向的夾角，信號相對俯仰角θ_r定義為信號入射方向與陣元平面間的夾角，相對方位角定義為信號入射方向在陣元排列平面的投影與陣元方向圖方位角參考方向的夾角，全局方位角定義為信號入射方向與陣元平面參考基準方向的夾角；

由于陣列結構對稱性，任意信號的入射角處于某個天線陣元的方位角(90/N)°的范圍之內，故方位角范圍為天線陣元的方位角(90/N)°，天線陣元指向的方向對應于其自身方向圖的故的取值范圍為90±(90/N)°；根據該天線的應用場景確定相對陣元所在平面的俯仰角范圍為θ_r1～θ_r2(θ_r1θ_r2)，即θ取值范圍為90-θ_r1～90-θ_r2；

測向原理為根據接收信號最強陣元的序號m和相鄰的信號第二強陣元的序號n確定信號入射方向所在區域，利用天線方向圖幅度響應和相位響應的差異與相對入射角的關系構造距離查詢表，然后根據兩陣元信號功率比值和相位差測量結果在查詢表內搜索距離最近的點的位置，該位置作為信號相對接收信號最強陣元的相對入射角的估計，以1°為間隔制作功率比查詢表A和相位差查詢表P，A和P均為|θ_r2-θ_r1+1|×(180/N+1)的矩陣，設天線方向圖為F，則：

θ＝89-θ_r1+i,

其中，i＝1～|θ_r2-θ_r1+1|為查詢表矩陣的行號，對應于信號相對于接收信號最強天線的相對俯仰角θ，j＝1-(180/N+1)，對應于信號相對方位角為信號相對于信號接收信號第二強陣元的相對方位角，表示天線方向圖的模值，表示天線方向圖的相位，A(i,j)是此時接收信號最強天線和第二強天線功率響應的比值，P(i,j)是此時兩天線相位響應的差，然后對兩個查詢表進行動態范圍歸一化：

其中，max(A)表示矩陣A中元素的最大值，min(A)表示矩陣A中元素的最小值，A除以一個常數等價于A中每個元素均除以該常數；

S2、通過測量得到的與信號入射方向相鄰兩個陣元的功率比值和相位差分別為其中均為接收信號最強的陣元的功率和相位除以或減去信號第二強陣元的功率和相位；信號相對入射角為α，則陣元m與陣元n之間的相位差由下式給出：

其中，d為天線陣元的基線長度，λ為信號載波中心頻率對應的波長，α為信號相對于接收信號最強陣元的相對入射角，基于查詢表A、P構造距離查詢表D：

其中距離的定義采用1-范數，表示A的每個元素均減去argminD(i,j)表示當D(i,j)取最小值時(i,j)的值，通過在D中搜索最小值的橫縱坐標得到信號相對于接收信號最強天線的相對入射角和相對于陣元平面俯仰角估計值

最后，通過接收信號最強陣元的序號和得到的信號相對入射角查表獲得信號入射方位角