CN109828232A - 一种阵列天线测角模糊置信度计算装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列天线测角模糊置信度计算装置及方法，其中阵列天线测向系统包括天线阵列(1)、接收通道(2)、信号处理单元(3)、信号提取模块(4)、信号采集解算模块(5)、测角置信度计算模块(6)；信号提取模块(4)置于接收通道内(2)，信号采集解算模块(5)、测角置信度计算模块(6)置于信号处理单元(3)内；天线阵列(1)接收目标辐射源的微波信号，信号经由接收通道(2)传递给信号处理单元(3)，信号处理单元(3)完成对目标辐射源的测向并完成测角置信度计算。

Description

一种阵列天线测角模糊置信度计算装置及方法

技术领域

本发明涉及被动雷达以及其他无源信号测向技术领域，特别涉及一种阵列天线测角模糊置信度计算装置及方法。

背景技术

目前主流的高精度无源测向方法主要采用相位测向。由于相位存在的周期性导致无源测向系统可能会出现测向模糊错误，本发明提供了一种无源测向系统测角模糊置信度的计算方法用于判断测向的正确性。

发明内容

本发明目的在于提供一种阵列天线测角模糊置信度计算装置及方法，用于判断无源测向系统测向的正确性。

对此，本发明提出一种用于阵列天线测角系统的模糊置信度计算装置，所述装置包括天线阵列、接收通道、信号处理单元、信号提取采集解算模块、测角及测角置信度计算模块；其中，信号提取采集解算模块置于接收通道内，测角及测角置信度计算模块置于信号处理单元内；所述天线阵列包含N个天线单元，N为大于等于1的整数，以天线阵列中心为坐标原点建立坐标系，对于第i个天线坐标表示为(x_i，y_i，z_i)，i为大于等于1的整数；天线阵列与接收通道用微波电缆连接；接收通道与信号处理单元用电缆连接；信号提取采集解算模块提取天线阵列所接收信号的幅度和相位；测角置信度计算模块采集并解算所述接收信号的幅度和相位，并基于所述幅度和相位计算测角置信度。

本发明还提出一种用于阵列天线测角系统的模糊置信度计算方法，接收天线阵列包含N个天线单元，N为≥1的整数，以天线阵列中心为坐标原点建立坐标系，对于第i个天线坐标表示为(x_i，y_i，z_i)，i为大于等于1的整数；提取天线阵列(1)所接收信号的幅度和相位；采集并解算所述接收信号的幅度和相位，并基于所述幅度和相位计算测角置信度。

利用本发明的阵列天线测角模糊置信度计算系统和方法可以判断无源测向系统测向的正确性。

附图说明

图1是本发明的阵列天线测角模糊置信度计算系统的组成示意图。

1.天线阵列 2.接收通道 3.信号处理单元 4.信号提取采集解算模块 5.测角及测角置信度计算模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明的用于阵列天线测角系统的模糊置信度计算装置包括：天线阵列1、接收通道2、信号处理单元3、信号提取采集解算模块4、测角及测角置信度计算模块5；其中，信号提取采集解算模块4置于接收通道内2，测角及测角置信度计算模块5置于信号处理单元3内。

所述天线阵列1包含N个天线单元，N为大于等于1的整数，以天线阵列1中心为坐标原点建立坐标系，对于第i个天线坐标表示为(x_i，y_i，z_i)，i为大于等于1的整数；天线阵列1与接收通道2用微波电缆连接；接收通道2与信号处理单元3用电缆连接。

信号提取采集解算模块4提取天线阵列1所接收信号的幅度和相位。

测角置信度计算模块5采集并解算所述接收信号的幅度和相位，并基于所述幅度和相位计算测角置信度。

其中，信号提取采集解算模块4提取天线信号的幅度和相位包括：

天线阵列1接收目标辐射源辐射的微波信号，经由接收通道2下变频，得到中频信号f_m，其频率为ω；信号提取采集解算模块4对中频信号f_m进行处理，得到天线阵列1接收到的信号频率f₀以及各天线接收到的信号的幅度和相位；第i个通道的幅度为E_i，相位为φ_i。

其中，测角置信度计算模块5采集并解算接收信号的幅度和相位，并基于所述幅度和相位计算测角置信度包括：

接收来波方位角为α，接收来波俯仰角为β，

计算第i个通道与宽带接收天线阵列(1)中心的相位差ψ_i为：

ψ_i＝2πf₀(x_i sinβ+y_i sinαcosβ+z_i cosαcosβ)/c；

式中：c为光速；

得到一组第一向量：

根据得到的通道的幅度和相位信息，得到一组第二向量为：

分别改变α、β的取值，使α、β的取值在全视场范围内以指定步长扫描，计算空域扫描值为：

C＝AB^T

选取C值最大点对应的α、β的取值，将它们记为α_m、β_m作为接收信号的入射方向，完成测向。

其中，根据各通道的接收信号幅度和相位信息，得到一组第三向量为：

根据C值最大点对应的所述α_m、β_m，

计算第i个通道与接收天线阵列(1)中心的相位差δ_i为：

δ_i＝2πf₀(x_i sinβ+y_i sinαcosβ+z_i cosαcosβ)/c；

式中：c为光速；

得到一组第四向量为：

计算测角置信度D的公式为：

实施例

本发明提出的一种阵列天线测角模糊置信度计算方法的实施步骤为：

第一步构建阵列天线测角系统

本发明提出了一种阵列天线测角模糊置信度计算方法，构建阵列天线测向系统，其包括天线阵列1、接收通道2、信号处理单元3、信号提取采集解算模块4、测角及测角置信度计算模块5；信号提取采集解算模块4置于接收通道内2，测角及测角置信度计算模块5置于信号处理单元3内。

所述天线阵列1包含N个天线单元，以天线阵列1中心为坐标原点建立坐标系，以第i个天线为例，则第i个天线坐标表示为(x_i，y_i，z_i)；天线阵列1与接收通道2用微波电缆连接；接收通道2与信号处理单元3用电缆连接。

信号提取采集解算模块4功能为：提取天线阵列1接收信号的幅度和相位。

测角置信度计算模块5的功能为：采集并解算接收通道2的幅度和相位。

第二步信号提取采集解算模块4提取天线阵列1的幅度和相位

天线阵列1接收目标辐射源辐射的微波信号，经由接收通道2下变频，得到中频信号f_m，频率为ω，信号提取采集解算模块4对中频信号f_m进行处理，得到天线阵列1接收到的信号频率f₀以及各天线的幅度和相位；第i个通道的幅度为E_i，相位为φ_i。

第三步测角及测角置信度计算模块5进行测角计算

测角及测角置信度计算模块5进行测角计算，定义来波方位角为α，来波俯仰角为β，计算第i个通道与宽带接收天线阵中心的相位差ψ_i为：

ψ_i＝2πf₀(x_i sinβ+y_i sinαcosβ+z_i cosαcosβ)/c；

式中：c为光速；

得到一组向量为：

根据得到的通道的幅度和相位信息，得到一组向量为：

分别改变α、β的取值，使α、β的取值在全视场范围内以一定步长扫描，计算空域扫描值为：

C＝AB^T

选取C值最大点对应的α、β的取值，记为α_m、β_m，即信号的入射方向，完成测向。

第四步测角及测角置信度计算模块(5)进行测角置信度计算

根据第三步中得到的通道的幅度和相位信息，得到一组向量为：

根据第三步中得到的α_m、β_m，

计算第i个通道与宽带接收天线阵中心的相位差δ_i为：

δ_i＝2πf₀(x_i sinβ+y_i sinαcosβ+z_i cosαcosβ)/c；

式中：c为光速；

得到一组向量为：

计算测角置信度公式为：

至此，完成了阵列天线测角模糊置信度计算方法。

利用本发明的阵列天线测角模糊置信度计算系统和方法可以判断无源测向系统测向的正确性。

Claims (8)

1.一种用于阵列天线测角系统的模糊置信度计算装置，其特征在于，所述装置包括天线阵列(1)、接收通道(2)、信号处理单元(3)、信号提取采集解算模块(4)、测角及测角置信度计算模块(5)；其中，信号提取采集解算模块(4)置于接收通道内(2)，测角及测角置信度计算模块(5)置于信号处理单元(3)内；

所述天线阵列(1)包含N个天线单元，N为大于等于1的整数，以天线阵列(1)中心为坐标原点建立坐标系，对于第i个天线坐标表示为(x_i，y_i，z_i)，i为大于等于1的整数；天线阵列(1)与接收通道(2)用微波电缆连接；接收通道(2)与信号处理单元(3)用电缆连接；

信号提取采集解算模块(4)提取天线阵列(1)所接收信号的幅度和相位；

测角置信度计算模块(5)采集并解算所述接收信号的幅度和相位，并基于所述幅度和相位计算测角置信度。

2.根据权利要求1所述的用于阵列天线测角系统的模糊置信度计算装置，其特征在于，所述信号提取采集解算模块(4)提取天线信号的幅度和相位包括：

天线阵列(1)接收目标辐射源辐射的微波信号，经由接收通道(2)下变频，得到中频信号f_m，其频率为ω；信号提取采集解算模块(4)对中频信号f_m进行处理，得到天线阵列(1)接收到的信号频率f₀以及各天线接收到的信号的幅度和相位；第i个通道的幅度为E_i，相位为φ_i。

3.根据权利要求2所述的用于阵列天线测角系统的模糊置信度计算装置，其特征在于，测角置信度计算模块(5)采集并解算接收信号的幅度和相位，并基于所述幅度和相位计算测角置信度包括：

接收来波方位角为α，接收来波俯仰角为β，

计算第i个通道与宽带接收天线阵列(1)中心的相位差ψ_i为：

ψ_i＝2πf₀(x_isinβ+y_isinαcosβ+z_icosαcosβ)/c；

式中：c为光速；

得到一组第一向量：

根据得到的通道的幅度和相位信息，得到一组第二向量为：

分别改变α、β的取值，使α、β的取值在全视场范围内以指定步长扫描，计算空域扫描值为：

C＝AB^T

选取C值最大点对应的α、β的取值，将它们记为α_m、β_m作为接收信号的入射方向，完成测向。

4.根据权利要求3所述的用于阵列天线测角系统的模糊置信度计算装置，其特征在于，根据各通道的接收信号幅度和相位信息，得到一组第三向量为：

根据C值最大点对应的所述α_m、β_m，

计算第i个通道与接收天线阵列(1)中心的相位差δ_i为：

δ_i＝2πf₀(x_isinβ+y_isinαcosβ+z_icosαcosβ)/c；

式中：c为光速；

得到一组第四向量为：

计算测角置信度D的公式为：

5.一种用于阵列天线测角系统的模糊置信度计算方法，其特征在于，

接收天线阵列(1)包含N个天线单元，N为大于等于1的整数，以天线阵列(1)中心为坐标原点建立坐标系，对于第i个天线坐标表示为(x_i，y_i，z_i)，i为≥1的整数；

提取天线阵列(1)所接收信号的幅度和相位；

采集并解算所述接收信号的幅度和相位，并基于所述幅度和相位计算测角置信度。

6.根据权利要求5所述的用于阵列天线测角系统的模糊置信度计算方法，其特征在于，提取天线信号的幅度和相位包括：

接收目标辐射源辐射的微波信号，经由下变频，得到中频信号f_m，其频率为ω；对中频信号f_m进行处理，得到天线阵列(1)接收到的信号频率f₀以及各天线接收到的信号的幅度和相位；第i个通道的幅度为E_i，相位为φ_i。

7.根据权利要求6所述的用于阵列天线测角系统的模糊置信度计算方法，其特征在于，采集并解算接收信号的幅度和相位，并基于所述幅度和相位计算测角置信度包括：

接收来波方位角为α，接收来波俯仰角为β，

计算第i个通道与宽带接收天线阵列(1)中心的相位差ψ_i为：

ψ_i＝2πf₀(x_isinβ+y_isinαcosβ+z_icosαcosβ)/c；

式中：c为光速；

得到一组第一向量：

根据得到的通道的幅度和相位信息，得到一组第二向量为：

分别改变α、β的取值，使α、β的取值在全视场范围内以指定步长扫描，计算空域扫描值为：

C＝AB^T

选取C值最大点对应的α、β的取值，将它们记为α_m、β_m作为接收信号的入射方向，完成测向。

8.根据权利要求7所述的用于阵列天线测角系统的模糊置信度计算方法，其特征在于，根据各通道的接收信号幅度和相位信息，得到一组第三向量为：

根据C值最大点对应的所述α_m、β_m，

计算第i个通道与接收天线阵列(1)中心的相位差δ_i为：

δ_i＝2πf₀(x_isinβ+y_isinαcosβ+z_icosαcosβ)/c；

式中：c为光速；

得到一组第四向量为：

计算测角置信度D的公式为：