CN107064863A - 基于天线方向图数据进行相关运算实现单天线测向的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于天线方向图数据进行相关运算实现单天线测向的方法。针对传统幅度比较式测向方法测向精度的不足，提出利用所测方向图全部数据的方法，首先在本地存储天线方向图标准参考数据，然后进行实时测向数据采集、处理，最后与本地存储的方向图标准数据进行相关运算得出测向结果。这种方法优于传统幅度比较式测向，于实践中取得了良好的测向效果。
Description
技术领域
本发明属于无线电测向技术领域，涉及窄带信号的单点无源非合作测向定位，是通过接收目标发射的信号幅度判断目标位置的方法。
背景技术
无线电测向中幅度比较式测向体制的工作原理是：依据电波在行进中，利用测向天线阵或测向天线的方向特性，对不同方向来波接受信号幅度的不同，测定来波方向。传统单天线幅度比较式测向按幅度信息利用方式的不同细分有下列两种：
一最大信号法：最大信号法根据侦察机收到无线电信号幅度达到最大值的瞬间，测向天线方向图的最大值方向来确定雷达的方向。其优点是设备简单，由于定向是在天线方向图的最大值进行的，所以信噪比大，作用距离远。其主要缺点是定向精度低，这是因为天线方向图在最大值附近变化率小，信号到达偏离天线波束轴线已有相当数值时，信号幅度变化还不明显。
二最小信号法
最小信号法是利用天线方向图变化率最大的部位(零值方向)来定向的。从原理上说其测向精度最高(实际上，由于噪声的影响，达不到零值方向)。
由于无线信道复杂多变，信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传输路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径及其这些路径的随机组合。同时，电波在各条路径的传播过程中，有用信号也要受到各种噪声污染，包括加性噪声、乘性噪声的污染，因而会出现不同情形的损伤。无线信号在传输时，不仅存在自由空间固有的传输损耗，还会受到由于建筑物、地形等阻挡而引起信号功率的衰减，这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。所以，我们测向天线测得的实测方向图跟厂家给出的标准方向图差异很大，实际操作中无论是采用最大信号法还是最小信号法，都难以达到让人满意的精度。
发明内容
本发明的目的是解决现有算法上测向精度不够的问题，提供一种基于天线方向图数据进行相关运算实现单天线测向的方法。
本发明提供的基于天线方向图数据进行相关运算实现单天线测向的方法，包括以下4个步骤：
第1步：
读取天线厂家说明书上的方向图数据作为本地参考方向图数据，记为f(1)、f(2)、…f(n)，n代表数据点数，读取精度可随需要调整；
第2步：
电控旋转台发送旋转命令，转速和旋转角度可随需要调整；
第3步
测向天线边旋转边采集各个方向上所测频点信号的幅度数据，作为实测方向图数据,记为a(1)、a(2)、…a(n)；
第4步
将本地参考方向图数据与实测方向图数据做如下i次相关运算，运算值记为A(i)，i＝1,2,……，n，取A(i)最大值作为测向方向；
第一次相关运算A(1)＝f(1)*a(1)+f(2)*a(2)+…+f(n)*a(n)；
第二次相关运算A(2)＝f(2)*a(1)+f(3)*a(2)+…+f(1)*a(n)；
…
第i次相关运算A(i)＝f(i)*a(1)+f(1)*a(2)+…+f(i-1)*a(n)。
本发明的优点和积极效果：
本发明充分利用各个方向的信号幅度信息，在整个方向图的形状上判断信号源方向，利用相关运算提高测向精度，改善测向误差。
附图说明
图1为基于天线方向图数据进行相关运算实现单天线测向的流程图；
图2为实施例中所用测向天线的标准方向图；
图3为实施例中测向天线的实测方向图；
图4为实施例中相关结果图。
具体实施方式
此实施例选用一款低频段测向天线ET0200L(20MHz to 200MHz),所测信号选取天津电视塔发出的调频信号Fm99MHz。
应特别注意的是，在具体实施方式所描述的参数取值，仅是为了方便实施例的描述，绝不用于限制本发明。
第1步：
读取天线厂家说明书上的方向图数据作为本地参考方向图数据，读取精度取1度，记为f(1)、f(2)、…f(n)，n代表数据点数，本实施例中n取360，f(n)取值见表1；
第2步：
电控旋转发送旋转命令，转速和旋转角度可随需要调整，本实施例中取每隔0.05秒转1度，转完一周共用18秒；
第3步
测向天线边旋转边采集各个方向上所测频点信号的幅度数据，作为实测方向图数据,记为a(1)、a(2)、…a(n)，a(n)取值见表1，实测方向图见图3；
第4步
将第1步得到的本地参考方向图数据与第3步得到的实测方向图数据做如下i次相关运算，相关值分别记为A(i)，取A(i)最大值作为测向方向，本实施例中i＝1,2,……，n，n取360；
第一次相关运算A(1)＝f(1)*a(1)+f(2)*a(2)+…+f(360)*a(360)；
第二次相关运算A(2)＝f(2)*a(1)+f(3)*a(2)+…+f(1)*a(360)；
…
第i次相关运算A(360)＝f(360)*a(1)+f(1)*a(2)+…+f(359)*a(360)；
360次相关结果曲线图见图4。
本实施例中A(i)取值见表1，其中A(162)为最大值，因为第一个点对应0度，故所测信号方向为161度。
本实施例中如果按最大值测向，a(102)为最大值，其所测信号方向为101度。
而我们用iphone6s手机目测对准天津电视塔方向，用手机中自带电子罗盘测得的示向度是170度。可见用本发明的测向方法提高了测向精度，改善了测向误差，对比结果见表2。
表1
表2
Claims (1)
1.一种基于天线方向图数据进行相关运算实现单天线测向的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
第1步：
读取天线厂家说明书上的方向图数据作为本地参考方向图数据，记为f(1)、f(2)、…f(n)，n代表数据点数，读取精度根据需要调整；
第2步：
电控旋转台发送旋转命令，转速和旋转角度根据需要调整；
第3步
测向天线边旋转边采集各个方向上所测频点信号的幅度数据，作为实测方向图数据,记为a(1)、a(2)、…a(n)；
第4步
将本地参考方向图数据与实测方向图数据做如下i次运算，相关运算值记为A(i)，i＝1,2,……，n，取A(i)最大值作为测向方向；
第一次相关运算A(1)＝f(1)*a(1)+f(2)*a(2)+…+f(n)*a(n)；
第二次相关运算A(2)＝f(2)*a(1)+f(3)*a(2)+…+f(1)*a(n)；
…
第i次相关运算A(i)＝f(i)*a(1)+f(1)*a(2)+…+f(i-1)*a(n)。
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