本發(fā)明涉及一種大基線四元陣寬帶信號(hào)測向系統(tǒng)及方法，特別適合于對(duì)測向系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜度要求較高的場合，可以用來對(duì)非合作目標(biāo)輻射源進(jìn)行測向，屬于電子偵察領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：測向系統(tǒng)是電子偵察裝備體系的重要組成部分，可以截獲、分析、定位作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)輻射源，在現(xiàn)代電子對(duì)抗中“扮演”了一個(gè)極其重要的角色。測向系統(tǒng)主要包括多站和單站兩種模式，多站測向要求多站之間具有高精度時(shí)間同步和通信鏈路，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，成本較高；單站測向分為比幅測向和干涉儀測向兩種形式，比幅測向的精度較低，難以測向精度要求較高的場合，《圓陣干涉儀測向研究》(王琦)介紹的干涉儀測向，需要一定規(guī)模天線陣列，形成差異化觀測基線，從多個(gè)角度對(duì)輻射源信號(hào)進(jìn)行偵收，完成測向，但高精度的測向要求的天線陣元規(guī)模較大，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。《基于旋轉(zhuǎn)干涉儀的輻射源二維方向估計(jì)方法》(李楊)中介紹的干涉儀，雖然只需要兩個(gè)天線進(jìn)行就可進(jìn)行測向，但其要求天線陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，需要旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且不滿足定位時(shí)效性要求高的應(yīng)用場合。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：解決了傳統(tǒng)干涉儀測向系統(tǒng)通道多、工程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的問題，僅需要四元陣天線組成大基線“十”字陣列即可空間二維測向，具備瞬時(shí)定位能力。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種大基線四元陣寬帶信號(hào)測向系統(tǒng)，如圖1所示，包括：相位估計(jì)模塊、解纏繞模塊、解模糊模塊和測向模塊；相位估計(jì)模塊，采用四元陣天線偵收信號(hào)，利用互譜相位差提取算法進(jìn)行相位估計(jì)，得到四元陣偵收信號(hào)x1、x2、x3、x4；對(duì)四元陣偵收的信號(hào)x1、x2、x3、x4進(jìn)行快速傅里葉變換FFT，得到變換后的信號(hào)y1、y2、y3、y4，其中yt＝FFT(xt)，“FFT(.)”表示對(duì)元素“.”進(jìn)行快速傅里葉變換，t＝1、2、3、4；對(duì)y1和y3、y2和y4進(jìn)行互譜分析得z13、z24：z13＝y(tǒng)1.*conj(y3),z24＝y(tǒng)2.*conj(y4),其中“A.*B”標(biāo)識(shí)表示序列A和B各個(gè)元素對(duì)應(yīng)相乘，“conj(.)”表示對(duì)元素“.”取共軛；按照信號(hào)帶寬截取互譜序列z13和z24，得到G13和G24，提取互譜G13和G24相位序列差相位，得到相位差序列Φ13和Φ24Φ13(i)＝atan(real(G13(i))/imag(G13(i)))Φ24(i)＝atan(real(G24(i))/imag(G24(i)))其中i＝1,2,…,k，k為序列長度，atan(·)表示計(jì)算相應(yīng)的反正切值，real(·)表示求取相應(yīng)復(fù)數(shù)的實(shí)部，imag(·)表示求取相應(yīng)復(fù)數(shù)的虛部；輸出相位差序列Φ13和Φ24到解纏繞模塊；解纏繞模塊，利用相位差序列Φ13和Φ24相位漸變特點(diǎn)，解纏繞得到解纏繞序列Ψ13和Ψ24；解纏繞模塊，將解纏繞序列Ψ13和Ψ24輸出到解模糊模塊；解模糊模塊，利用寬帶信號(hào)漸變基線波長比的特點(diǎn)，對(duì)解纏繞后的序列Ψ13和Ψ24進(jìn)行解模糊處理，得到解模糊序列τ13和τ24，輸出到測向模塊；測向模塊，根據(jù)相位差τ13和τ24，利用四元陣幾何構(gòu)型與輻射源相對(duì)關(guān)系，計(jì)算輻射源來波方向，包括方位角α和俯仰角β，α=atan(Sreal/Simag)β=asin(|Tcomplex|)]]>其中Tcomplex＝(Sreal+j×Simag)×exp(j×π)Sreal=τ13-τ244R×sin(2π/5)×sin(π/5)/c]]>Simag=τ13+τ244R×sin(2π/5)×cos(π/5)/c]]>c為光速，R為基線的半徑，測向模塊輸出的為輻射源的的方位角α和俯仰角β。所述解纏繞模塊中，解纏繞得到解纏繞序列Ψ13和Ψ24的過程為：對(duì)相位差序列Φ13，計(jì)算序列差分，ΔΦ13(i)＝Φ13(i)-Φ13(i-1)，其中i＝1,2,…,k，解纏繞后的序列第一個(gè)元素，Ψ13(1)＝ΔΦ13(1)對(duì)于第i個(gè)元素，若：ΔΦ13(i)＜-π，Ψ13(i)＝Ψ13(i-1)+ΔΦ13(i)+2π若：-π≤ΔΦ13(i)≤π，Ψ13(i)＝Ψ13(i-1)+ΔΦ13(i)若：ΔΦ13(i)＞π，Ψ13(i)＝Ψ13(i-1)+ΔΦ13(i)-2π直到i＝k，得到解纏繞序列Ψ13；針對(duì)相位差序列Φ24，計(jì)算序列差分，ΔΦ24(i)＝Φ24(i)-Φ24(i-1)，其中i＝1,2,…,k，解纏繞后的序列第一個(gè)元素，Ψ24(1)＝ΔΦ24(1)對(duì)于第i個(gè)元素，若：ΔΦ24(i)＜-π，Ψ24(i)＝Ψ24(i-1)+ΔΦ24(i)+2π若：-π≤ΔΦ24(i)≤π，Ψ24(i)＝Ψ24(i-1)+ΔΦ24(i)若：ΔΦ24(i)＞π，Ψ24(i)＝Ψ24(i-1)+ΔΦ24(i)-2π直到i＝k，得到解纏繞序列Ψ24。所述解模糊模塊中，得到解模糊序列τ13和τ24的過程如下：假定最大解模糊數(shù)為v，解模糊數(shù)w∈[-v，v]，g為模糊數(shù)搜索數(shù)，其最大搜索區(qū)間[1，2w+1]，s為搜索序號(hào)，flh(·)為序列對(duì)應(yīng)的頻率值序列，對(duì)偵收信號(hào)x1和x3的解纏繞序列Ψ13進(jìn)行解模糊搜索：當(dāng)s＝g時(shí)，γ13(1)=[Ψ13(1)/(2π)-(g-v-1)]/flh(1)γ13(2)=[Ψ13(2)/(2π)-(g-v-1)]/flh(2)...γ13(i)=[Ψ13(i)/(2π)-(g-v-1)]/flh(i)...γ13(k)=[Ψ13(k)/(2π)-(g-v-1)]/flh(k)]]>均值：Σ13(g)=Σi=1kγ13(i)/k]]>方差：Λ13(g)=Σi=1k(γ13(i)-Σ13(g))2/(k-1)]]>則解模糊最優(yōu)的sg為：sg13＝argmin(Λ13(g))Argmin(·)表示搜索序列“·”最小的元素“·”。對(duì)應(yīng)的相位差：Γ13(1)=[Ψ13(1)/(2π)-(sg13-v-1)]/flh(1)Γ13(2)=[Ψ13(2)/(2π)-(sg13-v-1)]/flh(2)...Γ13(i)=[Ψ13(i)/(2π)-(sg13-v-1)]/flh(i)...Γ13(k)=[Ψ13(k)/(2π)-(sg13-v-1)]/flh(k)]]>均值：τ13=Σi=1kΓ13(i)/k]]>假定最大解模糊數(shù)為v，解模糊數(shù)w∈[-v，v]，g為模糊數(shù)搜索數(shù)，其最大搜索區(qū)間[1，2w+1]，s為搜索序號(hào)，flh(·)為序列對(duì)應(yīng)的頻率值序列，對(duì)偵收信號(hào)x2和x4的解纏繞序列Ψ24進(jìn)行解模糊搜索：γ24(1)=[Ψ24(1)/(2π)-(g-v-1)]flh(1)γ24(2)=[Ψ24(2)/(2π)-(g-v-1)]flh(2)...γ24(i)=[Ψ24(i)/(2π)-(g-v-1)]flh(i)...γ24(k)=[Ψ24(k)/(2π)-(g-v-1)]flh(k)]]>均值：Σ24(g)=Σi=1kγ24(i)/k]]>方差：Λ24(g)=Σi=1k(γ24(i)-Σ24(g))2/(k-1)]]>則解模糊最優(yōu)的sg為：sg24＝argmin(Λ24(g))Argmin(·)表示搜索序列“·”最小的元素“·”。對(duì)應(yīng)的相位差：Γ24(1)=[Ψ24(1)/(2π)-(sg24-v-1)]/flh(1)Γ24(2)=[Ψ24(1)/(2π)-(sg24-v-1)]/flh(2)...Γ24(i)=[Ψ24(i)/(2π)-(sg24-v-1)]/flh(i)...Γ24(k)=[Ψ24(k)/(2π)-(sg24-v-1)]/flh(k)]]>均值：τ24=Σi=1kΓ24(i)/k.]]>一種大基線四元陣寬帶信號(hào)測向方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下：步驟1：采用四元陣偵收信號(hào)，系統(tǒng)包括四幅天線，四通道預(yù)處理接收機(jī)，經(jīng)AD采樣后天線1、2、3、4對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)分別為x1、x2、x3、x4，相位估計(jì)模塊采用互譜相位差估計(jì)算法，進(jìn)行相位估計(jì)，對(duì)四元陣偵收的信號(hào)x1、x2、x3、x4，對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT(快速傅里葉變換)變換，得到y(tǒng)1、y2、y3、y4，其中yt＝FFT(xt)，t＝1、2、3、4，“FFT(.)”表示對(duì)元素“.”進(jìn)行快速傅里葉變換。步驟2：對(duì)y1和y3、y2和y4進(jìn)行互譜分析得z13、z24：z13＝y(tǒng)1.*conj(y3),z24＝y(tǒng)2.*conj(y4),其中“A.*B”標(biāo)識(shí)表示序列A和B各個(gè)元素對(duì)應(yīng)相乘，“conj(.)”表示對(duì)元素“.”取共軛；步驟3：按照信號(hào)帶寬截取互譜序列z13和z24，得到G13和G24(序列長度為k)，提取互譜G13和G24相位序列差相位，Φ13(i)＝atan(real(G13(i))/imag(G13(i)))Φ24(i)＝atan(real(G24(i))/imag(G24(i)))其中i＝1,2,…,k，atan(·)表示計(jì)算相應(yīng)的反正切值，real(·)表示求取相應(yīng)復(fù)數(shù)的實(shí)部，imag(·)表示求取相應(yīng)復(fù)數(shù)的虛部；步驟4：針對(duì)相位差序列Φ13，計(jì)算序列差分，ΔΦ13(i)＝Φ13(i)-Φ13(i-1)，其中i＝1,2,…,k，解纏繞后的序列第一個(gè)元素，Ψ13(1)＝ΔΦ13(1)對(duì)于第i個(gè)元素，若：ΔΦ13(i)＜-π，Ψ13(i)＝Ψ13(i-1)+ΔΦ13(i)+2π若：-π≤ΔΦ13(i)≤π，Ψ13(i)＝Ψ13(i-1)+ΔΦ13(i)若：ΔΦ13(i)＞π，Ψ13(i)＝Ψ13(i-1)+ΔΦ13(i)-2π直到i＝k，得到解纏繞序列Ψ13；步驟5：針對(duì)相位差序列Φ24，計(jì)算序列差分，ΔΦ24(i)＝Φ24(i)-Φ24(i-1)，其中i＝1,2,…,k，解纏繞后的序列第一個(gè)元素，Ψ24(1)＝ΔΦ24(1)對(duì)于第i個(gè)元素，若：ΔΦ24(i)＜-π，Ψ24(i)＝Ψ24(i-1)+ΔΦ24(i)+2π若：-π≤ΔΦ24(i)≤π，Ψ24(i)＝Ψ24(i-1)+ΔΦ24(i)若：ΔΦ24(i)＞π，Ψ24(i)＝Ψ24(i-1)+ΔΦ24(i)-2π直到i＝k，得到解纏繞序列Ψ24；步驟6：針對(duì)相位差序列Ψ13，假定最大解模糊數(shù)為v，解模糊數(shù)w∈[-v，v]，g為模糊數(shù)搜索數(shù)，其最大搜索區(qū)間[1，2w+1]，s為搜索序號(hào)，flh(·)為序列對(duì)應(yīng)的頻率值序列，對(duì)偵收信號(hào)x1和x3的解纏繞序列Ψ13進(jìn)行解模糊搜索：當(dāng)s＝g時(shí)，γ13(1)=[Ψ13(1)/(2π)-(g-v-1)]/flh(1)γ13(2)=[Ψ13(2)/(2π)-(g-v-1)]/flh(2)...γ13(i)=[Ψ13(i)/(2π)-(g-v-1)]/flh(i)...γ13(k)=[Ψ13(k)/(2π)-(g-v-1)]/flh(k)]]>均值：Σ13(g)=Σi=1kγ13(i)/k]]>方差：Λ13(g)=Σi=1k(γ13(i)-Σ13(g))2/(k-1)]]>則解模糊最優(yōu)的sg為：sg13＝argmin(Λ13(g))Argmin(·)表示搜索序列“·”最小的元素“·”。對(duì)應(yīng)的相位差：Γ13(1)=[Ψ13(1)/(2π)-(sg13-v-1)]/flh(1)Γ13(2)=[Ψ13(2)/(2π)-(sg13-v-1)]/flh(2)...Γ13(i)=[Ψ13(i)/(2π)-(sg13-v-1)]/flh(i)...Γ13(k)=[Ψ13(k)/(2π)-(sg13-v-1)]/flh(k)]]>均值：τ13=Σi=1kΓ13(i)/k]]>步驟7：針對(duì)相位差序列Ψ24，假定最大解模糊數(shù)為v，解模糊數(shù)w∈[-v，v]，g為模糊數(shù)搜索數(shù)，其最大搜索區(qū)間[1，2w+1]，s為搜索序號(hào)，flh(·)為序列對(duì)應(yīng)的頻率值序列，對(duì)偵收信號(hào)x2和x4的解纏繞序列Ψ24進(jìn)行解模糊搜索：當(dāng)s＝g時(shí)，γ24(1)=[Ψ24(1)/(2π)-(g-v-1)]flh(1)γ24(2)=[Ψ24(2)/(2π)-(g-v-1)]flh(2)...γ24(i)=[Ψ24(i)/(2π)-(g-v-1)]flh(i)...γ24(k)=[Ψ24(k)/(2π)-(g-v-1)]flh(k)]]>均值：Σ24(g)=Σi=1kγ24(i)/k]]>方差：Λ24(g)=Σi=1k(γ24(i)-Σ24(g))2/(k-1)]]>則解模糊最優(yōu)的sg為：sg24＝argmin(Λ24(g))Argmin(·)表示搜索序列“·”最小的元素“·”。對(duì)應(yīng)的相位差：Γ24(1)=[Ψ24(1)/(2π)-(sg24-v-1)]/flh(1)Γ24(2)=[Ψ24(1)/(2π)-(sg24-v-1)]/flh(2)...Γ24(i)=[Ψ24(i)/(2π)-(sg24-v-1)]/flh(i)...Γ24(k)=[Ψ24(k)/(2π)-(sg24-v-1)]/flh(k)]]>均值：τ24=Σi=1kΓ24(i)/k;]]>步驟8：主要是針對(duì)步驟6和7輸出的τ13和τ24，利用四元陣幾何構(gòu)型與輻射源相對(duì)關(guān)系，計(jì)算輻射源來波方向(包括方位角α和俯仰角β)。α=atan(Sreal/Simag)β=asin(|Tcomplex|)]]>其中Tcomplex＝(Sreal+j×Simag)×exp(j×π)Sreal=τ13-τ244R×sin(2π/5)×sin(π/5)/c]]>Simag=τ13+τ244R×sin(2π/5)×cos(π/5)/c]]>c為光速，R為基線的半徑，測向模塊輸出的為輻射源的的方位角α和俯仰角β。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明利用互譜在頻域提取相位差，有利于降低該技術(shù)對(duì)噪聲干擾的敏感性。(2)本發(fā)明采用了四元陣天線即可實(shí)現(xiàn)方位向、俯仰向的測向，簡化了測向系統(tǒng)的復(fù)雜度。(3)本發(fā)明具備大基線條件下一維方向上兩個(gè)陣元的解模糊能力，充分挖掘了寬帶信號(hào)連續(xù)相位信息，突破了傳統(tǒng)干涉儀多基線解模糊技術(shù)，創(chuàng)造性的利用固定基線-變化信號(hào)波長比漸變特性，進(jìn)行瞬時(shí)大基線解模糊，具備高精度測向的能力。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)模塊圖；圖2為四元陣測向?qū)嵤├疽鈭D；圖3為1-3基線漸變波長比解模糊圖；圖4為2-4基線漸變波長比解模糊圖；圖5為四元陣測向-定位誤差分布圖；圖6為四元陣測向-測角誤差分布圖；具體實(shí)施方式下面就結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式做進(jìn)一步介紹。如圖2所示，假定本發(fā)明的測向設(shè)備置于地面，對(duì)高程高程500km的輻射源進(jìn)行測向，測向設(shè)備天線陣元數(shù)D＝4，D個(gè)通道偵收的信號(hào)x1、x2、x3、x4依次為：x1＝x1(1:1:L)，x2＝x2(1:1:L)，x3＝x3(1:1:L)，x4＝x4(1:1:L)，其中L為采集信號(hào)長度，x(a:b:c)代表從a到c步長為b的一個(gè)序列，括號(hào)中的第一個(gè)數(shù)a、第二個(gè)數(shù)b和最后一個(gè)數(shù)均用冒號(hào)隔開，第一個(gè)數(shù)代表輸入時(shí)間序列信號(hào)的第一個(gè)數(shù)的序號(hào)，括號(hào)中的最后一個(gè)數(shù)代表輸入時(shí)間序列信號(hào)的最后一個(gè)數(shù)的序號(hào)，括號(hào)中的第二個(gè)數(shù)代表輸入時(shí)間序列信號(hào)的序號(hào)的步長。步驟1：對(duì)其中4路信號(hào)進(jìn)行FFT(快速傅里葉變換)變換，即：y1＝FFT(x1)，y2＝FFT(x2)，y3＝FFT(x3)，y4＝FFT(x4)，其中“FFT(.)”表示對(duì)元素“.”進(jìn)行快速傅里葉變換。步驟2：對(duì)y1、y2、y3、y4進(jìn)行互譜分析得z13、z24：z13＝y(tǒng)1.*conj(y3),z24＝y(tǒng)2.*conj(y4),其中“A.*B”標(biāo)識(shí)表示序列A和B各個(gè)元素對(duì)應(yīng)相乘，“conj(.)”表示對(duì)元素“.”取共軛。步驟3：假定偵收信號(hào)采樣率為fs，頻率下限為fl，在n點(diǎn)互譜z13序列中對(duì)應(yīng)序號(hào)m為round(L*fl/fs)；頻率上限為fh，在n點(diǎn)互譜z13序列中對(duì)應(yīng)序號(hào)n為round(L*fh/fs)，其中round(.)表示取整。flh(1)=m/fsflh(2)=(m+1)/fs...flh(i)=(m+i-1)/fs...flh(n)=n/fsk=n-m+1]]>其中k為信號(hào)帶寬在互譜z13序列中對(duì)應(yīng)的長度。由于x1、x2、x3、x4是一個(gè)圓陣上不同天線偵收的同一個(gè)輻射源信號(hào)，其信號(hào)頻譜帶寬信息是一致的。在互譜z24序列中頻率下限fl對(duì)應(yīng)的序號(hào)為m，頻率上限fh對(duì)應(yīng)的序號(hào)為n，帶寬對(duì)應(yīng)序列長度為k。步驟4：在互譜估計(jì)部分，輸入的為x1、x2、x3、x4四路信號(hào)，輸出的為互譜序列Φ13和Φ24。x1和x3、x2和x4的互譜結(jié)果為G13(1:1:k)＝z13(m:1:n)，G24(1:1:k)＝z24(m:1:n)，計(jì)算互譜G13對(duì)應(yīng)的相位序列：Φ13(1)=atan(real(G13(1))/imag(G13(1)))Φ13(2)=atan(real(G13(2))/imag(G13(2)))...Φ13(i)=atan(real(G13(i))/imag(G13(i)))...Φ13(k)=atan(real(G13(k))/imag(G13(k)))]]>計(jì)算互譜G24對(duì)應(yīng)的相位序列：Φ24(1)=atan(real(G24(1))/imag(G24(1)))Φ24(2)=atan(real(G24(2))/imag(G24(2)))...Φ24(i)=atan(real(G24(i))/imag(G24(i)))...Φ24(k)=atan(real(G24(k))/imag(G24(k)))]]>其中atan(·)表示計(jì)算相應(yīng)的反正切值，real(·)表示求取相應(yīng)復(fù)數(shù)的實(shí)部，imag(·)表示求取相應(yīng)復(fù)數(shù)的虛部。步驟5：該步驟輸入為互譜序列Φ13，輸出為解纏繞序列Ψ13，x1和x3天線相位序列差分計(jì)算：ΔΦ13(1)=Φ13(1)ΔΦ13(2)=Φ13(2)-Φ13(1)...ΔΦ13(i)=Φ13(i)-Φ13(i-1)...ΔΦ13(k)=Φ13(k)-Φ13(k-1)]]>針對(duì)差分序列ΔΦ13(1)、ΔΦ13(2)、…、ΔΦ13(i)、…、ΔΦ13*k)，解纏繞后的序列第一個(gè)元素Ψ13(1)＝ΔΦ13(1)對(duì)于第i個(gè)元素，若：ΔΦ13(i)＜-π，Ψ13(i)＝Ψ13(i-1)+ΔΦ13(i)+2π若：-π≤ΔΦ13(i)≤π，Ψ13(i)＝Ψ13(i-1)+ΔΦ13(i)若：ΔΦ13(i)＞π，Ψ13(i)＝Ψ13(i-1)+ΔΦ13(i)-2π直到i＝k為止。步驟6：該步驟輸入為互譜序列Φ24，輸出為解纏繞序列Ψ24，x2和x4相位序列差分計(jì)算：ΔΦ24(1)=Φ24(1)ΔΦ24(2)=Φ24(2)-Φ24(1)...ΔΦ24(i)=Φ24(i)-Φ24(i-1)...ΔΦ24(k)=Φ24(k)-Φ24(k-1)]]>針對(duì)差分序列ΔΦ24(1)、ΔΦ24(2)、…、ΔΦ24(i)、…、ΔΦ24(k)，解纏繞后的序列第一個(gè)元素Ψ24(1)＝ΔΦ24(1)對(duì)于第i個(gè)元素，若：ΔΦ24(i)＜-π，Ψ24(i)＝Ψ24(i-1)+ΔΦ24(i)+2π若：-π≤ΔΦ24)i)≤π，Ψ24(i)＝Ψ24(i-1)+ΔΦ24(i)若：ΔΦ24(i)＞π，Ψ24)i)＝Ψ24(i-1)+ΔΦ24(i)-2π直到i＝k為止。步驟7：假定電磁波在空氣中的光速為c，基線半徑為R，則最大解模糊數(shù)：v＝4Rfh/c則解模糊數(shù)：-v≤w≤v模糊數(shù)w搜索區(qū)間大?。簊＝2×w+1該步驟輸入為解纏繞序列Ψ13，輸出為相位差τ13，x1和x3相位序列Ψ13進(jìn)行解模糊搜索：當(dāng)s＝g時(shí)，γ13(1)=[Ψ13(1)/(2π)-(g-v-1)]/flh(1)γ13(2)=[Ψ13(2)/(2π)-(g-v-1)]/flh(2)...γ13(i)=[Ψ13(i)/(2π)-(g-v-1)]/flh(i)...γ13(k)=[Ψ13(k)/(2π)-(g-v-1)]/flh(k)]]>均值：Σ13(g)=Σi=1kγ13(i)/k]]>方差：Λ13(g)=Σi=1k(γ13(i)-Σ13(g))2/(k-1)]]>則解模糊最優(yōu)的sg為：sg13＝argmin(Λ13(g))Argmin(·)表示搜索序列“·”最小的元素“·”。對(duì)應(yīng)的相位差：Γ13(1)=[Ψ13(1)/(2π)-(sg13-v-1)]/flh(1)Γ13(2)=[Ψ13(2)/(2π)-(sg13-v-1)]/flh(2)...Γ13(i)=[Ψ13(i)/(2π)-(sg13-v-1)]/flh(i)...Γ13(k)=[Ψ13(k)/(2π)-(sg13-v-1)]/flh(k)]]>均值：τ13=Σi=1kΓ13(i)/k]]>步驟8：該步驟輸入為解纏繞序列Ψ24，輸出為相位差τ24，x2和x4相位序列Ψ24進(jìn)行解模糊搜索：當(dāng)s＝g時(shí)，γ24(1)=[Ψ24(1)/(2π)-(g-v-1)]flh(1)γ24(2)=[Ψ24(2)/(2π)-(g-v-1)]flh(2)...γ24(i)=[Ψ24(i)/(2π)-(g-v-1)]flh(i)...γ24(k)=[Ψ24(k)/(2π)-(g-v-1)]flh(k)]]>均值：Σ24(g)=Σi=1kγ24(i)/k]]>方差：Λ24(g)=Σi=1k(γ24(i)-Σ24(g))2/(k-1)]]>則解模糊最優(yōu)的sg為：sg24＝argmin(Λ24(g))Argmin(·)表示搜索序列“·”最小的元素“·”。對(duì)應(yīng)的相位差：Γ24(1)=[Ψ24(1)/(2π)-(sg24-v-1)]/flh(1)Γ24(2)=[Ψ24(1)/(2π)-(sg24-v-1)]/flh(2)...Γ24(i)=[Ψ24(i)/(2π)-(sg24-v-1)]/flh(i)...Γ24(k)=[Ψ24(k)/(2π)-(sg24-v-1)]/flh(k)]]>均值：τ24=Σi=1kΓ24(i)/k]]>步驟9：針對(duì)解模糊模糊輸出的τ13和τ24，計(jì)算來波方向。α=atan(Sreal/Simag)β=asin(|Tcomplex|)]]>其中Tcomplex＝(Sreal+j×Simag)×exp(j×π)Sreal=τ13-τ244R×sin(2π/5)×sin(π/5)/c]]>Simag=τ13+τ244R×sin(2π/5)×cos(π/5)/c]]>測向模塊輸出的為輻射源的的方位角α和俯仰角β；實(shí)施例下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。下面結(jié)合線性調(diào)頻雷達(dá)信號(hào)，給出本發(fā)明的實(shí)施例，本實(shí)施例的測向結(jié)果如圖3、圖4、圖5、圖6所示。輻射源參數(shù)：信號(hào)載波1GHz，調(diào)試方式為線性調(diào)頻，帶寬10MHz，四元陣“十”字構(gòu)型，基線長度3m，天線陣與輻射源高程差500km，輻射源與測向設(shè)備相對(duì)位置關(guān)系如圖2所示。1.相位估計(jì)模塊假定天線陣元數(shù)D＝4，D個(gè)通道偵收的信號(hào)x1、x2、x3、x4依次為：x1＝x1(1:1:2048)，x2＝x2(1:1:2048)，x3＝x3(1:1:2048)，x4＝x4(1:1:2048)，其中x(a:b:c)代表從a到c步長為b的一個(gè)序列，括號(hào)中的第一個(gè)數(shù)a、第二個(gè)數(shù)b和最后一個(gè)數(shù)均用冒號(hào)隔開，第一個(gè)數(shù)代表輸入時(shí)間序列信號(hào)的第一個(gè)數(shù)的序號(hào)，括號(hào)中的最后一個(gè)數(shù)代表輸入時(shí)間序列信號(hào)的最后一個(gè)數(shù)的序號(hào)，括號(hào)中的第二個(gè)數(shù)代表輸入時(shí)間序列信號(hào)的序號(hào)的步長。對(duì)4路信號(hào)進(jìn)行FFT(快速傅里葉變換)變換，即：y1＝FFT(x1)，y2＝FFT(x2)，y3＝FFT(x3)，y4＝FFT(x4)，其中“FFT(.)”表示對(duì)元素“.”進(jìn)行快速傅里葉變換。對(duì)y1、y2、y3、y4進(jìn)行互譜分析得z13、z24：z13＝y(tǒng)1.*conj(y3),z24＝y(tǒng)2.*conj(y4),其中“A.*B”標(biāo)識(shí)表示序列A和B各個(gè)元素對(duì)應(yīng)相乘，“conj(.)”表示對(duì)元素“.”取共軛。假定偵收信號(hào)采樣率為fs＝100MHz，頻率下限為fl＝20MHz，在n點(diǎn)互譜z13序列中對(duì)應(yīng)序號(hào)m＝409；頻率上限為fh＝30MHz，在n點(diǎn)互譜z13序列中對(duì)應(yīng)序號(hào)n＝614；flh(1)=409/fsflh(2)=409/fs...flh(27)=435/fs...flh(206)=614/fs]]>由于x1、x2、x3、x4是一個(gè)圓陣上不同天線偵收的同一個(gè)輻射源信號(hào)，其信號(hào)頻譜帶寬信息是一致的。在互譜z24序列中頻率下限fl對(duì)應(yīng)的序號(hào)為409，頻率上限fh對(duì)應(yīng)的序號(hào)為614，帶寬對(duì)應(yīng)序列長度為k＝206。x1和x3、x2和x4的互譜結(jié)果為G13(1:1:206)＝z13(409:1:614)，G24(1:1:206)＝z24(409:1:614)，計(jì)算互譜G13對(duì)應(yīng)的相位序列：Φ13(1)=atan(real(G13(1))/imag(G13(1)))Φ13(2)=atan(real(G13(2))/imag(G13(2)))...Φ13(27)=atan(real(G13(27))/imag(G13(27)))...Φ13(206)=atan(real(G13(k206))/imag(G13(206)))]]>計(jì)算互譜G24對(duì)應(yīng)的相位序列：Φ24(1)=atan(real(G24(1))/imag(G24(1)))Φ24(2)=atan(real(G24(2))/imag(G24(2)))...Φ24(27)=atan(real(G24(27))/imag(G24(27)))...Φ24(206)=atan(real(G24(k206))/imag(G24(206)))]]>其中atan(·)表示計(jì)算相應(yīng)的反正切值，real(·)表示求取相應(yīng)復(fù)數(shù)的實(shí)部，imag(·)表示求取相應(yīng)復(fù)數(shù)的虛部。在互譜估計(jì)部分，輸入的為x1、x2、x3、x4四路信號(hào)，輸出的為互譜序列Φ13和Φ24。2.解纏繞模塊在解纏繞部分，x1和x3相位序列差分計(jì)算：ΔΦ13(1)=Φ13(1)ΔΦ13(2)=Φ13(2)-Φ13(1)...ΔΦ13(27)=Φ13(27)-Φ13(26)...ΔΦ13(206)=Φ13(206)-Φ13(205)]]>針對(duì)差分序列ΔΦ13(1)、ΔΦ13(2)、…、ΔΦ13(27)、…、ΔΦ13(206)，解纏繞后的序列第一個(gè)元素Ψ13(1)＝ΔΦ13(1)對(duì)于第i個(gè)元素，若：ΔΦ13(i)＜-π，Ψ13(i)＝Ψ13(i-1)+ΔΦ13(i)+2π若：-π≤ΔΦ13(i)≤π，Ψ13(i)＝Ψ13(i-1)+ΔΦ13(i)若：ΔΦ13(i)＞π，Ψ13(i)＝Ψ13(i-1)+ΔΦ13(i)-2π直到i＝206。x2和x4相位序列差分計(jì)算：ΔΦ24(1)=Φ24(1)ΔΦ24(2)=Φ24(2)-Φ24(1)...ΔΦ24(27)=Φ24(27)-Φ24(26)...ΔΦ24(206)=Φ24(206)-Φ24(205)]]>針對(duì)差分序列ΔΦ24(1)、ΔΦ24(2)、…、ΔΦ24(27)、…、ΔΦ24(206)，解纏繞后的序列第一個(gè)元素Ψ24(1)＝ΔΦ24(1)對(duì)于第i個(gè)元素，若：ΔΦ24(i)＜-π，Ψ24(i)＝Ψ24(i-1)+ΔΦ24(i)+2π若：-π≤ΔΦ24(i)≤π，Ψ24(i)＝Ψ24(i-1)+ΔΦ24(i)若：ΔΦ24(i)＞π，Ψ24(i)＝Ψ24(i-1)+ΔΦ24(i)-2π直到i＝206。在解纏繞模塊，輸入的為互譜序列Φ13和Φ24，輸出的為解纏繞序列Ψ13和Ψ24。3.解模糊模塊在解纏繞部分，最大解模糊數(shù)：v＝40則解模糊數(shù)：-40≤w≤40模糊數(shù)w搜索區(qū)間大?。簊＝81假定1≤g≤81，x1和x3相位序列Ψ13進(jìn)行解模糊搜索：γ13(1)=[Ψ13(1)/2(2π)-(g-41)]/flh(1)γ13(2)=[Ψ13(2)/2(2π)-(g-41)]/flh(2)...γ13(27)=[Ψ13(27)/2(2π)-(g-41)]/flh(27)...γ13(206)=[Ψ13(206)/2(2π)-(g-41)]/flh(206)]]>針對(duì)不同g，1-3基線其對(duì)應(yīng)的解模糊曲線如圖3所示，偽模糊值對(duì)應(yīng)的解模糊曲線為漸變彎曲，真模糊值對(duì)應(yīng)的解模糊曲線應(yīng)當(dāng)是最平坦的一條曲線，下面利用平坦與漸變彎曲曲線方差值不一致的原理來搜索模糊真值，解模糊序列對(duì)應(yīng)的均值：Σ13(g)=Σi=1206γ13(i)/206]]>方差：Λ13(g)=Σi=1206(γ13(i)-Σ13(g))2/(205)]]>則解模糊最優(yōu)的sg為：sg13＝argmin(Λ13(g))Argmin(·)表示搜索序列“·”最小的元素“·”。對(duì)應(yīng)的相位差：Γ13(1)=[Ψ13(1)/(2π)-(sg13-41)]/flh(1)Γ13(2)=[Ψ13(2)/(2π)-(sg13-41)]/flh(2)...Γ13(27)=[Ψ13(27)/(2π)-(sg13-41)]/flh(27)...Γ13(206)=[Ψ13(206)/(2π)-(sg13-41)]/flh(206)]]>均值：τ13=Σi=1206Γ13(i)/206]]>假定1≤g≤81，x2和x4相位序列Ψ24進(jìn)行解模糊搜索：γ24(1)=[Ψ24(1)/(2π)-(g-41)]/flh(1)γ24(2)=[Ψ24(2)/(2π)-(g-41)]/flh(2)...γ24(27)=[Ψ24(27)/(2π)-(g-41)]/flh(27)...γ24(206)=[Ψ24(206)/(2π)-(g-41)]/flh(206)]]>針對(duì)不同g，2-4基線其對(duì)應(yīng)的解模糊曲線如圖4所示，偽模糊值對(duì)應(yīng)的解模糊曲線為漸變彎曲，真模糊值對(duì)應(yīng)的解模糊曲線應(yīng)當(dāng)是最平坦的一條曲線，下面利用平坦與漸變彎曲曲線方差值不一致的原理來搜索模糊真值，解模糊序列對(duì)應(yīng)的均值：Σ24(g)=Σi=1206γ24(i)/206]]>方差：Λ24(g)Σi=1206(γ24(i)-Σ24(g))2/(205)]]>則解模糊最優(yōu)的sg為：sg24＝argmin(Λ24(g))Argmin(·)表示搜索序列“·”最小的元素“·”。對(duì)應(yīng)的相位差：Γ24(1)=[Ψ24(1)/(2π)-(sg24-41)]/flh(1)Γ24(2)=[Ψ24(2)/(2π)-(sg24-41)]/flh(2)...Γ24(27)=[Ψ24(27)/(2π)-(sg24-41)]/flh(27)...Γ24(206)=[Ψ24(206)/(2π)-(sg24-41)]/flh(206)]]>均值：τ24=Σi=1206Γ24(i)/206]]>在解模糊模塊，輸入的為解纏繞序列Ψ13和Ψ24，輸出的為相位差τ13和τ24。4.測向模塊主要是針對(duì)解模糊模糊輸出的τ13和τ24，計(jì)算來波方向。α=atan(Sreal/Simag)β=asin(|Tcomplex|)]]>其中Tcomplex＝(Sreal+j×Simag)×exp(j×π)Sreal=(τ13-τ24)×3×10812×sin(2π/5)×sin(π/5)]]>Simag=(τ13+τ24)×3×10812×sin(2π/5)×cos(π/5)]]>測向模塊輸出的為輻射源的的方位角α和俯仰角β，輻射源與測向設(shè)備高程差500km對(duì)應(yīng)的定位精度如圖5所示，可以看出，采用四元陣天線即可對(duì)目標(biāo)輻射源進(jìn)行定位，且隨著測向設(shè)備與輻射源相對(duì)距離變大，其定位精度逐漸變差。圖6是對(duì)應(yīng)的測角誤差，隨著測向設(shè)備與輻射源相對(duì)距離變大，四元陣的測向精度一致趨于變差，測向設(shè)備正下方對(duì)應(yīng)的測向精度最高；總之，本發(fā)明采用固定尺寸大基線，僅四元陣天線即可完成對(duì)非合作目標(biāo)輻射源的二維瞬時(shí)測向，在不降低系統(tǒng)測向精度的條件下，簡化了測向系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。當(dāng)前第1頁1 2 3