CN109164408A - 一种采用两传感器的频变信号二维测向方法及设备 - Google Patents
一种采用两传感器的频变信号二维测向方法及设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109164408A CN109164408A CN201810785328.7A CN201810785328A CN109164408A CN 109164408 A CN109164408 A CN 109164408A CN 201810785328 A CN201810785328 A CN 201810785328A CN 109164408 A CN109164408 A CN 109164408A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase difference
- matrix
- frequency
- group
- incidence angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种采用两传感器的频变信号二维测向方法及设备,该方法包括:获取两传感器的采集相位差Φn、频率fn和信噪比SNRn;将采集相位差数据随机分为K组;对每组采集相位差,计算采集相位差构成的复数与生成的入射角网格上的角度对应的相位差构成的复数的加权距离,生成二维距离矩阵;搜索每个距离矩阵,获取每个距离矩阵中最小值对应的矩阵序号;对采集相位差解模糊,得到无模糊相位差矩阵;求解二维入射角;将K组二维入射角依次排序,并比较本次结果与上次结果;若K个比较值L1~LK均小于门限,则输出本次结果,否则,根据本次结果,生成K组理论相位差,并分别计算每个采集相位差Φn与理论相位差的距离比较将Φn重新归类至距离最小时对应的第k组。
Description
技术领域
本发明属于无线电监测技术领域,涉及相位干涉仪的二维测向方法,特别是涉及一种采用两传感器旋转的对多个频变信号的二维测向方法及设备。
背景技术
相位干涉仪由于具有很高的测向精度,是目前测向系统中普遍采用的测向方法。
相位干涉仪分为固定阵与时变阵。固定式相位干涉仪的单元天线位置固定不变,通过单元间的相位差获取来波入射角信息。二维测角则是基于3个或4个天线相位值差形成两组相位差方程,解算二维入射角的两个未知量。常见的测向方法有:基于参数估计的阵列信号处理方法(见文献:Two Decades of Array Signal Processing Research,Krim,H.;Viberg,M,Signal Processing Magazine,IEEE,1996,13(4),67-94),基于解析解算的圆阵干涉仪方法,采用圆阵形成两组相位差方程,解算二维入射角的两个未知量(见文献:圆阵干涉仪测向研究,王琦;航天电子对抗,2009,25(5),33-35;N元均匀圆阵干涉仪测向研究,张得才,舰船电子对抗,2012,35(1),25-27;基于圆阵干涉仪的被动导引头宽带测向方法,张亮,系统工程与电子技术,2012,34(3),462-466)。固定相位干涉仪二维测向需要多个天线及采集通道,存在硬件资源大的问题。
基于相位干涉仪的另一种方法是采用时变阵(见文献:Direction finding withfewer receivers via time-varying preprocessing,Sheinvald,J.;Wax,M.,SignalProcessing,IEEE Transactions on,1999,47(1),2-9;Direction-of-ArrivalEstimation with Time-Varying Arrays via Bayesian Multitask Learning,Zhang-Meng Liu,2014,63(8),3762-3773;Localization of multiple sources with movingarrays,Sheinvald,J.;Wax,M.;Meiss,A.J.,Signal Processing,IEEE Transactions on,1998,46(10),2736-2743;Motion-Extended Array Synthesis-Part I:Theory andMethod,John R.Kendra,IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2017,55(4),2028-2044)。时变阵的优势在于硬件资源简单,最少2个天线及接收机,通过阵列移动即可高精度的获取来波的二维入射角信息。时变阵列根据阵列移动的方式不同,又可分为线性阵列(见文献:Motion-Extended Array Synthesis-Part I:Theory and Method,John R.Kendra,IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2017,55(4),2028-2044;Passive synthetic arrays,Autrey S W.,Journal of the AcousticalSociety of America,1988,84(84):592-598)和旋转阵列。线性移动阵列的移动以及姿态控制控制较为复杂。而旋转阵列移动姿态容易控制,通过仅两天线的旋转,通过仅两个通道采集不同旋转角度的天线相位差,即可解算辐射源的二维入射角信息。基于相位干涉仪的采用旋转阵列方法,采用两天线测向,运算量大(见文献:Azimuth and ElevationEstimation With Rotating Long-Baseline Interferometers,Zhang-Meng Liu,Fu-Cheng Guo,Signal Processing,IEEE Transactions on,2015,63(9),2405-2419)。旋转两天线(见文献:Radio interferometer for geosynchronous satellite directionfinding,IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,2007,43(2),443-449)无法解模糊,需事先获取粗略入射角信息。采用数字积分器的解模糊方法,仅适用于到达时间间隔均匀的情形,且对间隔采样时间有一定要求(见文献:被动雷达导引头旋转式相位干涉仪测向方法,祝俊,李昀豪,王军,唐斌,何明,太赫兹科学与电子信息学报,2013,(11)3,382-387;一种新的雷达信号旋转干涉仪测向解模糊算法,何明,李昀豪,唐斌,电讯技术,2013,53(3),297-301)。采用非线性最小二乘算法,需迭代运算,计算时间长(见文献:基于旋转干涉仪模糊相位差的多假设NLS定位算法,李腾,郭福成,姜文利,电子与信息学报,2012,34(4),956-962;时变长基线2维干涉仪测向方法,张敏,郭福成,周一宇,姚山峰,电子与信息学报,2013,35(12),2882-2888]。采用基于粒子群优化方法进行测向,需要迭代,计算时间长(见文献:星载干涉仪无源定位新方法及其误差分析,李腾,郭福成,姜文利,国防科技大学学报,2012,34(3),164-170。还有文献也提出了旋转两天线测向的方法,但都无法对频变信号实现精确测向(见文献:开环旋转相位干涉仪DOA算法分析,刘鲁涛,司锡才,解放军理工大学学报(自然科学版),2011,12(5),419-424;旋转干涉仪解模糊方法研究及实现,司伟建,弹箭与制导学报,2010,30(3),199-202;时变长基线2维干涉仪测向方法,张敏,郭福成,周一宇,姚山峰,电子与信息学报,2013,35(12),2882-2888)。
上述方法仅能针对点频单辐射源进行测向,无法对多辐射源进行测向。
基于谱估计的方法能处理多信号测向,但基于谱估计MUSIC算法,需矩阵计算,运算复杂(见文献:基于阵列基线旋转的多目标DOA估计算法,司伟建,系统工程与电子技术,2014,36(5),809-815)。旋转长基线干涉仪也能针对多目标进行测向,但测向精度和运算量相互制约,效率不高(见文献:Azimuth and Elevation Estimation With Rotating Long-Baseline Interferometers,Zhang-Meng Liu,Fu-Cheng Guo,Signal Processing,IEEETransactions on,2015,63(9),2405-2419)。
由于旋转干涉仪需通过一定的时间积累实现二维测向,而对于频变信号(如调频信号,频率调制信号等),该时间段内的信号频率会发生改变。上述方法均只针对点频信号,无法实现频变信号的二维测向。针对频变信号,已有文献进行了报道(见文献:Parameterestimation of multiple frequency-hopping signals with two sensors,Zuo,L.;Pan,J.;Ma,B.,Sensors,2018,18(4),1088),但未考虑每个采样点的信噪比问题,即未考虑更可靠的数据样本的贡献。目前所用的两传感器旋转干涉仪测向的方法,存在解相位模糊、迭代计算耗时、多目标分辨、未考虑不同信噪比的数据样本的贡献、收敛判定等问题。且已有方法无法实现变频信号的测向、未考虑不同采样数据信噪比的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术存在的问题,提出一种测向方法及设备,仅利用两传感器及接收机采集的相位、信噪比信息,达到高精度二维测向的目的。
本发明提供的一种采用两传感器的频变信号二维测向方法,包括:
获取在不同旋转位置φn的两传感器间的采集相位差Φn、频率fn和信噪比SNRn,其中,n=1,2,…,N,N为采样点个数;
将N个采集相位差数据随机分为K组,K为辐射源个数,K<<N,每组采集相位差个数大于或者等于3;
生成入射角网格数据对每组采集相位差,计算采集相位差构成的复数与生成的入射角网格上的角度对应的相位差构成的复数之间通过信噪比加权的距离,生成二维距离矩阵[Dk]P×Q,其中,θ′p和分别为生成的入射角网格上的俯仰角和方位角,p=1,2,...,P,q=1,2,...,Q,P和Q分别为二维距离矩阵[Dk]的行数和列数,为第k组的第i个采集相位差,和分别为对应采样点的旋转位置、频率和信噪比,Nk为第k组的采集相位差个数,N1+N2+...+Nk+…+NK=N,Nk≥3,k=1,2,...,K,c为波的传播速度,d为两传感器间的间距;
搜索每个距离矩阵[Dk],获取每个距离矩阵中最小值对应的矩阵序号和
利用矩阵序号和对应的入射角网格上的角度对第k组相位差中的采集相位差解模糊,得到第k组的无模糊相位差矩阵
根据无模糊相位差矩阵Φk求解第k组的二维入射角,得到K组二维入射角其中θk和分别为第k个辐射源入射方向的俯仰角和方位角,俯仰角为辐射源来波方向与z轴的夹角,方位角为辐射源来波方向与x轴的夹角;
根据θk的大小,将K组二维入射角依次排序,下标随θk下标变化,并比较本次结果与上次结果得到K个比较值L1~LK;
若L1~LK均小于门限,则输出否则,根据本次结果生成K组理论相位差并分别计算每个采集相位差Φn与理论相位差的距离比较将Φn重新归类至距离最小时对应的第k组,其中为第k组的第i个理论相位差。
进一步,入射角网格数据的生成方法为:θ′p=pπ/P,
进一步,二维距离矩阵[Dk]P×Q的第pq个元素的计算方法为:
进一步,无模糊相位差矩阵Φk中的无模糊相位差的计算方法为:
其中,round为四舍五入运算。
进一步,二维入射角的计算方法为:
其中,bk(1)和bk(2)为矩阵bk=(Ak TWkAk)-1(Ak TWkΦk)的元素,加权矩阵Wk为对角矩阵,对角元素为arg表示取复数相位。
进一步,比较值Lk的计算方法为:
其中,mod(x,2π)为x对2π取模后的余数。
进一步,P=200,Q=200。
进一步,传感器为天线或者麦克风。
本发明另一方面提供的一种采用两传感器的频变信号二维测向设备,包括:
获取装置,用于获取在不同旋转位置φn的两传感器间的采集相位差Φn、频率fn和信噪比SNRn,其中,n=1,2,…,N,N为采样点个数;
分组装置,用于将N个采集相位差数据随机分为K组,K为辐射源个数,K<<N,每组采集相位差个数大于或者等于3;
二维距离矩阵生成装置,用于生成入射角网格数据对每组采集相位差,计算采集相位差构成的复数与生成的入射角网格上的角度对应的相位差构成的复数之间通过信噪比加权的距离,生成二维距离矩阵[Dk]P×Q,其中,θ′p和分别为生成的入射角网格上的俯仰角和方位角,p=1,2,...,P,q=1,2,...,Q,P和Q分别为二维距离矩阵[Dk]的行数和列数,为第k组的第i个采集相位差,和分别为对应采样点的旋转位置、频率和信噪比,Nk为第k组的采集相位差个数,N1+N2+...+Nk+…+NK=N,Nk≥3,k=1,2,...,K,c为波的传播速度,d为两传感器间的间距;
搜索装置,用于搜索每个距离矩阵[Dk],获取每个距离矩阵中最小值对应的矩阵序号和
相位差解模糊装置,用于利用矩阵序号和对应的入射角网格上的角度对第k组相位差中的采集相位差解模糊,得到第k组的无模糊相位差矩阵
入射角求解装置,用于根据无模糊相位差矩阵Φk求解第k组的二维入射角,得到K组二维入射角其中θk和分别为第k个辐射源入射方向的俯仰角和方位角,俯仰角为辐射源来波方向与z轴的夹角,方位角为辐射源来波方向与x轴的夹角;
比较装置,用于根据θk的大小,将K组二维入射角依次排序,下标随θk下标变化,并比较本次结果与上次结果得到K个比较值L1~LK;
输出装置,用于当L1~LK均小于门限时,输出
再分组装置,用于根据本次结果生成K组理论相位差并分别计算每个采集相位差Φn与理论相位差的距离比较 将Φn重新归类至距离最小时对应的第k组,其中为第k组的第i个理论相位差。
进一步,二维距离矩阵生成装置生成入射角网格数据的方法为:θ'p=pπ/P,
进一步,二维距离矩阵生成装置计算二维距离矩阵[Dk]P×Q的第pq个元素的方法为:
进一步,相位差解模糊装置计算无模糊相位差矩阵Φk中的无模糊相位差的方法为:
其中,round为四舍五入运算。
进一步,入射角求解装置计算二维入射角的方法为:
其中,bk(1)和bk(2)为矩阵bk=(Ak TWkAk)-1(Ak TWkΦk)的元素,加权矩阵Wk为对角矩阵,对角元素为arg表示取复数相位。
进一步,比较装置计算比较值Lk的方法为:
其中,mod(x,2π)为x对2π取模后的余数。
进一步,P=200,Q=200。
进一步,传感器为天线或者麦克风。
本发明的另一方面提供的一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
与现有技术相比,本发明提供了一种采用两传感器旋转采集相位差,对旋转周期内的频变信号实现高精度二维测向的方法。该方法的优势在于,采用简单的硬件架构,高精度、高效地获取多个频变信号的二维入射角。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1为旋转两传感器干涉仪示意图;
图2为信号一采样位置示意图;
图3为信号二采样位置示意图;
图4为信号三采样位置示意图;
图5为信号一采样频率示意图;
图6为信号二采样频率示意图;
图7为信号三采样频率示意图;
图8为信号一信噪比示意图;
图9为信号二信噪比示意图;
图10为信号三信噪比示意图;
图11为采样点相位差示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
针对现有方法计算耗时、无法处理变频信号、未考虑不同信噪比信号的贡献程度不同的问题,本发明提供一种采用两传感器旋转的频变信号二维测向方法及设备。
坐标定义如下:
如图1所示,第k个信号入射方向为:方位角为辐射源k来波方向与x轴夹角,俯仰角θk∈[0,π)为辐射源k来波方向与z轴夹角。
本发明公开一种采用两传感器的频变信号二维测向方法及设备,两传感器间的间距为d,在一些实施例中,传感器为天线或者麦克风。该方法包括:
步骤1,获取在不同旋转位置φn的两传感器间的采集相位差Φn、频率fn和信噪比SNRn(无量纲),其中,φn为第n个旋转位置与x轴夹角,n=1,2,…,N,N为采样点个数。
步骤2,将N个采集相位差数据随机分为K组,编号k=1,2,...,K,并记为 为第k组的第i个采集相位差,其对应采样点的旋转位置、频率和信噪比也分别记为和K为辐射源个数,K<<N,每组采集相位差个数大于或者等于3,记每组信号个数分别为N1,N2,…,NK,有N1+N2+...+Nk+…+NK=N,且N1,N2,…,NK≥3。迭代次数记为r=0。
步骤3,生成入射角网格数据对第k组(k=1,2,…,K)采集相位差,计算采集相位差构成的复数与生成的入射角网格上的角度对应的相位差构成的复数之间通过信噪比加权的距离,生成二维距离矩阵[Dk]P×Q,其中,θ′p和分别为生成的入射角网格上的俯仰角和方位角,p=1,2,...,P,q=1,2,...,Q,P和Q分别为二维距离矩阵[Dk]的行数和列数,c为波的传播速度。在一些实施例中,θ′p=pπ/P,优选地,P=200,Q=200。
在一些实施例中,二维距离矩阵[Dk]P×Q的第pq个元素的计算方法为:
步骤4,搜索第k个距离矩阵[Dk],获取距离矩阵中最小值对应的矩阵序号和
步骤5,利用矩阵序号和对应的入射角网格上的角度对第k组相位差中的采集相位差解模糊,得到第k组的无模糊相位差矩阵T为矩阵转置。在一些实施例中,无模糊相位差矩阵Φk中的无模糊相位差的计算方法为:
其中,round为四舍五入运算。
步骤6,根据无模糊相位差矩阵Φk求解第k组的二维入射角。在一些实施例中,二维入射角的计算方法为:
其中,bk(1)和bk(2)为矩阵bk=(Ak TWkAk)-1(Ak TWkΦk)的元素,加权矩阵Wk为对角矩阵,对角元素为arg表示取复数相位。
步骤7,重复步骤3~6,直至采用K组采集相位差得到K组二维入射角,记为
步骤8,根据θk的大小,将K组二维入射角依次排序,在一些实施例中,排序后,θ1<θ2<...<θK,下标随θk下标变化,并比较本次结果与上次结果得到K个比较值L1~LK。在一些实施例中,比较值Lk的计算方法为:
其中,mod(x,2π)为x对2π取模后的余数。
步骤9,若L1~LK均小于门限,则进行步骤12;否则,进行步骤10。优选地,门限可选为所需的测向精度。
步骤10,根据本次结果生成K组理论相位差其中为第k组的第i个理论相位差。在一些实施例中,的计算方法为:
步骤11,分别计算每个采集相位差Φn,n=1,2,…,N与理论相位差的距离比较将Φn重新归类至距离最小时对应的第k组。迭代次数加一,记为r+1。重复步骤3~9。
步骤12,输出
在一个具体实施例中,传感器为天线,两天线间距为2m,中心频率为1GHz,辐射源的带宽为10%。来自3个辐射源的信号在一个旋转周期内随机到达,共采集600个相位差值。到达时间随机,各自对应的采样位置如图2~图4所示。频率带宽10%,即在0.95GHz~1.05GHz内随机分布,可通过采样测得,如图5~图7所示。每个相位差信噪比在0~10dB内随机分布,可通过采样测得,各自对应的信噪比如图8~图10所示。3个信号入射角分别为600个点的相位差采样值如图11所示。本发明的目的既是通过上述步骤1~步骤12的方法,计算得到3个信号的二维入射角。7次迭代后,计算得到的入射角分别为 误差分别为
相应地,本发明提供的采用两传感器的频变信号二维测向设备包括获取装置、分组装置、二维距离矩阵生成装置、搜索装置、相位差解模糊装置、入射角求解装置、比较装置、输出装置和再分组装置。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质可以包括:只读存储器(ROM,Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM,Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (17)
1.一种采用两传感器的频变信号二维测向方法,其特征在于,包括:
获取在不同旋转位置φn的两传感器间的采集相位差Φn、频率fn和信噪比SNRn,其中,n=1,2,…,N,N为采样点个数;
将N个采集相位差数据随机分为K组,K为辐射源个数,K<<N,每组采集相位差个数大于或者等于3;
生成入射角网格数据对每组采集相位差,计算采集相位差构成的复数与生成的入射角网格上的角度对应的相位差构成的复数之间通过信噪比加权的距离,生成二维距离矩阵[Dk]P×Q,其中,θ'p和分别为生成的入射角网格上的俯仰角和方位角,p=1,2,...,P,q=1,2,...,Q,P和Q分别为二维距离矩阵[Dk]的行数和列数,为第k组的第i个采集相位差,和分别为对应采样点的旋转位置、频率和信噪比,Nk为第k组的采集相位差个数,N1+N2+...+Nk+…+NK=N,Nk≥3,k=1,2,...,K,c为波的传播速度,d为两传感器间的间距;
搜索每个距离矩阵[Dk],获取每个距离矩阵中最小值对应的矩阵序号和
利用矩阵序号和对应的入射角网格上的角度对第k组相位差中的采集相位差解模糊,得到第k组的无模糊相位差矩阵
根据无模糊相位差矩阵Φk求解第k组的二维入射角,得到K组二维入射角其中θk和分别为第k个辐射源入射方向的俯仰角和方位角,俯仰角为辐射源来波方向与z轴的夹角,方位角为辐射源来波方向与x轴的夹角;
根据θk的大小,将K组二维入射角依次排序,下标随θk下标变化,并比较本次结果与上次结果得到K个比较值L1~LK;
若L1~LK均小于门限,则输出否则,根据本次结果生成K组理论相位差并分别计算每个采集相位差Φn与理论相位差的距离比较ik=1,2,...,Nk,k=1,2,…,K,将Φn重新归类至距离最小时对应的第k组,其中为第k组的第i个理论相位差。
2.根据权利要求1所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向方法,其特征在于,入射角网格数据的生成方法为:θ'p=pπ/P,
3.根据权利要求1所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向方法,其特征在于,二维距离矩阵[Dk]P×Q的第pq个元素的计算方法为:
4.根据权利要求1所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向方法,其特征在于,无模糊相位差矩阵Φk中的无模糊相位差的计算方法为:
其中,round为四舍五入运算。
5.根据权利要求1所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向方法,其特征在于,二维入射角的计算方法为:
其中,bk(1)和bk(2)为矩阵bk=(Ak TWkAk)-1(Ak TWkΦk)的元素,加权矩阵Wk为对角矩阵,对角元素为arg表示取复数相位。
6.根据权利要求1所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向方法,其特征在于,比较值Lk的计算方法为:
其中,mod(x,2π)为x对2π取模后的余数。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向方法,其特征在于,P=200,Q=200。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向方法,其特征在于,传感器为天线或者麦克风。
9.一种采用两传感器的频变信号二维测向设备,其特征在于,包括:
获取装置,用于获取在不同旋转位置φn的两传感器间的采集相位差Φn、频率fn和信噪比SNRn,其中,n=1,2,…,N,N为采样点个数;
分组装置,用于将N个采集相位差数据随机分为K组,K为辐射源个数,K<<N,每组采集相位差个数大于或者等于3;
二维距离矩阵生成装置,用于生成入射角网格数据对每组采集相位差,计算采集相位差构成的复数与生成的入射角网格上的角度对应的相位差构成的复数之间通过信噪比加权的距离,生成二维距离矩阵[Dk]P×Q,其中,θ'p和分别为生成的入射角网格上的俯仰角和方位角,p=1,2,...,P,q=1,2,...,Q,P和Q分别为二维距离矩阵[Dk]的行数和列数,为第k组的第i个采集相位差,和分别为对应采样点的旋转位置、频率和信噪比,Nk为第k组的采集相位差个数,N1+N2+...+Nk+…+NK=N,Nk≥3,k=1,2,...,K,c为波的传播速度,d为两传感器间的间距;
搜索装置,用于搜索每个距离矩阵[Dk],获取每个距离矩阵中最小值对应的矩阵序号和
相位差解模糊装置,用于利用矩阵序号和对应的入射角网格上的角度对第k组相位差中的采集相位差解模糊,得到第k组的无模糊相位差矩阵
入射角求解装置,用于根据无模糊相位差矩阵Φk求解第k组的二维入射角,得到K组二维入射角其中θk和分别为第k个辐射源入射方向的俯仰角和方位角,俯仰角为辐射源来波方向与z轴的夹角,方位角为辐射源来波方向与x轴的夹角;
比较装置,用于根据θk的大小,将K组二维入射角依次排序,下标随θk下标变化,并比较本次结果与上次结果得到K个比较值L1~LK;
输出装置,用于当L1~LK均小于门限时,输出
再分组装置,用于根据本次结果生成K组理论相位差并分别计算每个采集相位差Φn与理论相位差的距离比较ik=1,2,...,Nk,k=1,2,…,K,将Φn重新归类至距离最小时对应的第k组,其中为第k组的第i个理论相位差。
10.根据权利要求9所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向设备,其特征在于,二维距离矩阵生成装置生成入射角网格数据的方法为:θ′p=pπ/P,
11.根据权利要求9所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向设备,其特征在于,二维距离矩阵生成装置计算二维距离矩阵[Dk]P×Q的第pq个元素的方法为:
12.根据权利要求9所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向设备,其特征在于,相位差解模糊装置计算无模糊相位差矩阵Φk中的无模糊相位差的方法为:
其中,round为四舍五入运算。
13.根据权利要求9所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向设备,其特征在于,入射角求解装置计算二维入射角的方法为:
其中,bk(1)和bk(2)为矩阵bk=(Ak TWkAk)-1(Ak TWkΦk)的元素,
加权矩阵Wk为对角矩阵,对角元素为arg表示取复数相位。
14.根据权利要求9所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向设备,其特征在于,比较装置计算比较值Lk的方法为:
其中,mod(x,2π)为x对2π取模后的余数。
15.根据权利要求9-14任一项所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向设备,其特征在于,P=200,Q=200。
16.根据权利要求9-14任一项所述的一种采用两传感器的频变信号二维测向设备,其特征在于,传感器为天线或者麦克风。
17.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810785328.7A CN109164408B (zh) | 2018-07-17 | 2018-07-17 | 一种采用两传感器的频变信号二维测向方法及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810785328.7A CN109164408B (zh) | 2018-07-17 | 2018-07-17 | 一种采用两传感器的频变信号二维测向方法及设备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109164408A true CN109164408A (zh) | 2019-01-08 |
CN109164408B CN109164408B (zh) | 2022-09-13 |
Family
ID=64897681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810785328.7A Active CN109164408B (zh) | 2018-07-17 | 2018-07-17 | 一种采用两传感器的频变信号二维测向方法及设备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109164408B (zh) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110007267A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-07-12 | 杭州电子科技大学 | 一种基于混合基线的均匀圆阵干涉仪测向解模糊方法 |
CN110208741A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-06 | 电子科技大学 | 一种基于多圆阵测相的超视距单目标直接定位方法 |
CN110275139A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-24 | 东南大学 | 一种基于旋转式基元复用的超短基线定位系统及方法 |
CN110703287A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-17 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种基于阵列双频互备份的多星特征参数识别定位方法 |
CN111693936A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-22 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种基于射频模拟接收系统的测向方法及系统 |
CN111693934A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-22 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种基于数字干涉系统的测向方法及系统 |
CN111693935A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-22 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种射频测向方法及系统 |
CN111722177A (zh) * | 2019-03-22 | 2020-09-29 | 成都信息工程大学 | 确定辐射源定向误差的方法 |
CN112198473A (zh) * | 2020-08-14 | 2021-01-08 | 湖南艾科诺维科技有限公司 | 基于均匀圆阵测向仪的相位解模糊方法和电子设备 |
CN117075035A (zh) * | 2023-08-15 | 2023-11-17 | 湖南红船科技有限公司 | 自旋短基线高精度测向方法、系统、设备、介质及终端 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4845502A (en) * | 1988-04-07 | 1989-07-04 | Carr James L | Direction finding method and apparatus |
US5189429A (en) * | 1990-10-12 | 1993-02-23 | Westinghouse Electric Corp. | Method and apparatus for ambiguity resolution in rotating interferometer |
EP0660130A2 (de) * | 1993-12-24 | 1995-06-28 | STN ATLAS Elektronik GmbH | Verfahren zum Peilen von impulsförmig Schallwellen abstrahlenden Zielen |
WO2005024455A1 (en) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Northrop Grumman Corporation | A method for using signal frequency change to differentially resolve long baseline interferometer measurements |
WO2008105748A1 (en) * | 2007-02-26 | 2008-09-04 | Temel Engin Tuncer | Method and apparatus for the joint detection of the number of signal sources and their direction of arrivals |
CN105717493A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-06-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于合成极化方法的被动雷达辐射源极化识别与测向系统 |
CN107255793A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-10-17 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种针对宽带ofdm通信信号的阵列测向方法及装置 |
CN108254718A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-07-06 | 西安电子科技大学 | 基于旋转干涉仪的多目标角度解模糊方法 |
-
2018
- 2018-07-17 CN CN201810785328.7A patent/CN109164408B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4845502A (en) * | 1988-04-07 | 1989-07-04 | Carr James L | Direction finding method and apparatus |
US5189429A (en) * | 1990-10-12 | 1993-02-23 | Westinghouse Electric Corp. | Method and apparatus for ambiguity resolution in rotating interferometer |
EP0660130A2 (de) * | 1993-12-24 | 1995-06-28 | STN ATLAS Elektronik GmbH | Verfahren zum Peilen von impulsförmig Schallwellen abstrahlenden Zielen |
WO2005024455A1 (en) * | 2003-08-21 | 2005-03-17 | Northrop Grumman Corporation | A method for using signal frequency change to differentially resolve long baseline interferometer measurements |
WO2008105748A1 (en) * | 2007-02-26 | 2008-09-04 | Temel Engin Tuncer | Method and apparatus for the joint detection of the number of signal sources and their direction of arrivals |
CN105717493A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-06-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于合成极化方法的被动雷达辐射源极化识别与测向系统 |
CN107255793A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-10-17 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种针对宽带ofdm通信信号的阵列测向方法及装置 |
CN108254718A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-07-06 | 西安电子科技大学 | 基于旋转干涉仪的多目标角度解模糊方法 |
Non-Patent Citations (13)
Title |
---|
ALIBRAHIM, F (ALIBRAHIM, FUAD): "Sparse Bayesian learning for spinning antenna DOA super-resolution", 《ELECTRONICS LETTERS》 * |
FUAD ALIBRAHIM: "Biased estimators for spinning antenna DOA measurements", 《IEEE TRANSACTIONS ON AEROSPACE AND ELECTRONIC SYSTEMS》 * |
MICHAEL ULRICH: "Multi-carrier MIMO radar: A concept of sparse array for improved DOA estimation", 《2016 IEEE RADAR CONFERENCE (RADARCONF)》 * |
WANG, WQ (WANG, WEN-QIN): "Cognitive frequency diverse array radar with situational awareness", 《IET RADAR SONAR AND NAVIGATION》 * |
ZUO LE: "Design of a compact broadband planar spiral antenna", 《2011 CHINA-JAPAN JOINT MICROWAVE CONFERENCE》 * |
ZUO, L (ZUO, LE): "Accurate 2-D AOA Estimation and Ambiguity Resolution for a Single Source under Fixed Uniform Circular Arrays", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF ANTENNAS AND PROPAGATION》 * |
左乐: "一种高精度求解入射角的新方法", 《电子信息对抗技术》 * |
李杨: "基于旋转干涉仪的辐射源二维方向估计方法", 《电子信息对抗技术》 * |
苗鑫等: "一种改进型中频数字化正交解调结构", 《电子技术应用》 * |
辛金龙: "基于旋转干涉仪圆阵化的多目标参数估计新算法", 《电子与信息学报》 * |
陈鑫等: "基于旋转均匀圆阵的单近场源参数估计解模糊算法", 《电子学报》 * |
马琴等: "均匀圆阵双通道干涉仪定位技术", 《航天电子对抗》 * |
马菁涛: "基于旋转干涉仪的近场源参数估计算法", 《雷达学报》 * |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110007267B (zh) * | 2019-01-29 | 2020-08-18 | 杭州电子科技大学 | 一种基于混合基线的均匀圆阵干涉仪测向解模糊方法 |
CN110007267A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-07-12 | 杭州电子科技大学 | 一种基于混合基线的均匀圆阵干涉仪测向解模糊方法 |
CN111722177A (zh) * | 2019-03-22 | 2020-09-29 | 成都信息工程大学 | 确定辐射源定向误差的方法 |
CN110275139B (zh) * | 2019-05-31 | 2021-01-05 | 东南大学 | 一种基于旋转式基元复用的超短基线定位系统及方法 |
CN110275139A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-24 | 东南大学 | 一种基于旋转式基元复用的超短基线定位系统及方法 |
CN110208741B (zh) * | 2019-06-28 | 2022-12-02 | 电子科技大学 | 一种基于多圆阵测相的超视距单目标直接定位方法 |
CN110208741A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-06 | 电子科技大学 | 一种基于多圆阵测相的超视距单目标直接定位方法 |
CN110703287A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-17 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种基于阵列双频互备份的多星特征参数识别定位方法 |
CN110703287B (zh) * | 2019-10-30 | 2021-08-31 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种基于阵列双频互备份的多星特征参数识别定位方法 |
CN111693934A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-22 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种基于数字干涉系统的测向方法及系统 |
CN111693935A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-22 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种射频测向方法及系统 |
CN111693934B (zh) * | 2020-06-19 | 2022-08-09 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种基于数字干涉系统的测向方法及系统 |
CN111693936A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-22 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种基于射频模拟接收系统的测向方法及系统 |
CN112198473A (zh) * | 2020-08-14 | 2021-01-08 | 湖南艾科诺维科技有限公司 | 基于均匀圆阵测向仪的相位解模糊方法和电子设备 |
CN112198473B (zh) * | 2020-08-14 | 2024-02-06 | 湖南艾科诺维科技有限公司 | 基于均匀圆阵测向仪的相位解模糊方法和电子设备 |
CN117075035A (zh) * | 2023-08-15 | 2023-11-17 | 湖南红船科技有限公司 | 自旋短基线高精度测向方法、系统、设备、介质及终端 |
CN117075035B (zh) * | 2023-08-15 | 2024-04-30 | 湖南红船科技有限公司 | 自旋短基线高精度测向方法、系统、设备、介质及终端 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109164408B (zh) | 2022-09-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109164408A (zh) | 一种采用两传感器的频变信号二维测向方法及设备 | |
EP3254133B1 (en) | Direction finding using signal power | |
Oispuu et al. | Direct detection and position determination of multiple sources with intermittent emission | |
CN109270486B (zh) | 一种采用两传感器旋转的频变信号二维测向方法 | |
US6313794B1 (en) | Method of detection and determining an angular location of frequency agile emitters | |
EP2824479B1 (en) | Method and system for locating a moving vehicle | |
WO2018089082A1 (en) | Systems and methods for direction finding using compressive sensing | |
WO1992008149A1 (en) | Radar apparatus | |
CN103017728B (zh) | 干扰环境下天线阵列方向向量的测定方法 | |
CN112130111B (zh) | 一种大规模均匀十字阵列中单快拍二维doa估计方法 | |
ÜNLERşEN et al. | Direction of arrival estimation by using artificial neural networks | |
RU2546329C1 (ru) | Способ поляризационно-чувствительного обнаружения подвижных объектов | |
Khudhair et al. | Estimation of direction of arrival for antenna array based on ESPRIT and multiple signal classification algorithms | |
CN111190135A (zh) | 一种适用于任意阵列的校准方法 | |
Ni et al. | Information-theoretic target localization with compressed measurement using FDA radar | |
CN113341371B (zh) | 一种基于l阵和二维esprit算法的doa估计方法 | |
CN114325560A (zh) | 波束扫描雷达超分辨目标测向方法 | |
RU2431862C1 (ru) | Способ поляризационно-независимого пеленгования многолучевых радиосигналов | |
Wu et al. | Nonuniformly spaced array with the Direct Data Domain method for 2D angle-of-Arrival measurement in electronic support measures application from 6 to 18 GHz | |
Nechaev et al. | Estimation of the Cramer-Rao bound for radio direction-finding on the azimuth and elevation of planar antenna arrays of the symmetric form | |
Zhang et al. | Research on linear sparse sonar array for targets azimuth bearing estimation | |
Tran et al. | UHF/C-band testing of AOA estimation using MUSIC algorithm | |
CN112183205B (zh) | 一种分布式雷达高精度角度测量方法及系统 | |
Cui et al. | An array interpolation based compressive sensing DOA method for sparse array | |
CN114200390B (zh) | 基于空间谱估计的被动雷达导引头二维测向方法及装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |