CN111693958A - 一种被动雷达三维空间测向方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种被动雷达三维空间测向方法及系统，该方法包括：获取接收机的相关参数，确定接收机的位置坐标，并假定点目标的位置坐标以及外辐射源的位置坐标，计算出外辐射源到点目标的距离、计算出t时刻点目标到接收机的距离、以及计算得t时刻信号接收机接收到的回波信号传播距离；根据外辐射源的信号频率及所述回波信号传播距离，计算接收机接收到的点目标回波信号的表达形式；离散化接收机在一个接收周期中接收到的回波信号；构造匹配矩阵，进行三维测向，获得点目标的俯仰角和方位角。从而实现对存在高度差的多目标进行较为准确的三维空间测向。
Description
技术领域
本发明涉及雷达测向技术领域，特别涉及一种被动雷达三维空间测向方法及系统。
背景技术
目标测向是雷达探测的一个重要内容。已有的被动雷达测向系统一般是基于接收机转动平面与目标在同一个平面的假设在二维平面进行测向。在实际情况中，一般要对多目标进行测向，这些目标一般会存在高度差，所以不满足上述的接收机与目标在同一平面的前提情况。
因此，基于多目标存在高度差进行三维测向，目前还没有很好的解决方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出了一种被动雷达三维空间测向方法及系统，在接收机的运动轨迹为均匀致密的网格结构时，能够对存在高度差的多目标进行较为准确的三维空间测向。
本发明实施例提供一种被动雷达三维空间测向方法，包括以下步骤：
S10、获取接收机的相关参数；所述相关参数包括：接收机的半径、初始俯仰角、初始方位角以及在三维空间上做俯仰角和方位角均匀变化的角频率的比值；
S20、根据所述相关参数，在同一坐标系，确定接收机的位置坐标，并假定点目标的位置坐标以及外辐射源的位置坐标；计算出所述外辐射源到所述点目标的距离；
S30、根据所述接收机的位置坐标和点目标的位置坐标，计算出t时刻所述点目标到接收机的距离；
S40、根据t时刻所述点目标到接收机的距离、以及所述外辐射源到所述点目标的距离，计算得t时刻信号接收机接收到的回波信号传播距离；
S50、根据外辐射源的信号频率及所述回波信号传播距离，计算接收机接收到的点目标回波信号的表达形式；
S60、离散化接收机在一个接收周期中接收到的回波信号；构造匹配矩阵，进行三维测向，获得点目标的俯仰角和方位角。
在一个实施例中，所述步骤S20包括：根据所述相关参数，设t时刻接收机的位置为(x,y,z)，则有
(1)式中，r为接收机半径，ω1、ω2分别为接收机的方位角和俯仰角转动的角频率，α0、β0分别为接收机方位角和俯仰角的初始角度；
假设一个固定的点目标的球坐标为
分别表示与接收机之间的距离、俯仰角和方位角；直角坐标为(X,Y,Z)，二者之间的关系为：
假设外辐射源坐标为(xt,yt,zt)，则外辐射源到所述点目标的距离为：
(3)式中RT为外辐射源到所述点目标的距离。
在一个实施例中，所述步骤S30包括：
基于所述点目标到所述接收机之间的距离远大于所述接收机的运动尺寸，则t时刻所述点目标到接收机的距离为：
(4)式中，x(t),y(t),z(t)为t时刻接收机的位置坐标；(X,Y,Z)为点目标的位置坐标；r为接收机的半径；
为一个固定的点目标的球坐标；α、β分别为接收机方位角和俯仰角，且α＝ω1t+α0、β＝ω2t+β0。
在一个实施例中，所述步骤S50包括：
假设外辐射源的信号频率为f，则该信号可表示为：
s(t)＝exp{j2πft} (6)
根据所述回波信号传播距离R(t)，计算接收机接收到的点目标回波信号的表达形式为：
上式(7)中σ为散射点的散射强度系数，C为光速，λ为信号波长。
在一个实施例中，所述步骤S60包括：
接收机在一个接收周期中接收到的离散化的回波信号为：
上式(8)中，K为接收机一个转动周期内的采样数，Δt为采样时间间隔，Δα、Δβ分别为方位角和俯仰角的角度采样步长；P和H与ω1、ω2的关系：
根据回波信号形式，构造下面的匹配矩阵：
上式(9)中，Δθ为俯仰角搜索步长，M为俯仰角搜索次数，
为方位角搜索步长，N为方位角搜索次数；
三维测向，进行下面操作：
从上式(10)得到当同时满足m＝θ/Δθ、
时，S(m,n)出现峰值K|σ|，根据峰值位置和方位向及俯仰向搜索步长，能够判定判断点目标的俯仰角为mΔθ＝θ，方位角为
也即，根据峰值位置可以判断点目标的俯仰角和方位角，实现三维测向。
第二方面，本发明实施例提供一种被动雷达三维空间测向系统，包括：
获取模块，用于获取接收机的相关参数；所述相关参数包括：接收机的半径、初始俯仰角、初始方位角以及在三维空间上做俯仰角和方位角均匀变化的角频率的比值；
确定计算模块，用于根据所述相关参数，在同一坐标系，确定接收机的位置坐标，并假定点目标的位置坐标以及外辐射源的位置坐标；计算出所述外辐射源到所述点目标的距离；
第一计算模块，用于根据所述接收机的位置坐标和点目标的位置坐标，计算出t时刻所述点目标到接收机的距离；
第二计算模块，用于根据t时刻所述点目标到接收机的距离、以及所述外辐射源到所述点目标的距离，计算得t时刻信号接收机接收到的回波信号传播距离；
第三计算模块，用于根据外辐射源的信号频率及所述回波信号传播距离，计算接收机接收到的点目标回波信号的表达形式；
测向获得模块，用于离散化接收机在一个接收周期中接收到的回波信号；构造匹配矩阵，进行三维测向，获得点目标的俯仰角和方位角。
在一个实施例中，所述确定计算模块，具体用于根据所述相关参数，设t时刻接收机的位置为(x,y,z)，则有
(1)式中，r为接收机半径，ω1、ω2分别为接收机的方位角和俯仰角转动的角频率，α0、β0分别为接收机方位角和俯仰角的初始角度；
假设一个固定的点目标的球坐标为
分别表示与接收机之间的距离、俯仰角和方位角；直角坐标为(X,Y,Z)，二者之间的关系为：
假设外辐射源坐标为(xt,yt,zt)，则外辐射源到所述点目标的距离为：
(3)式中RT为外辐射源到所述点目标的距离。
在一个实施例中，所述第一计算模块，具体包括：基于所述点目标到所述接收机之间的距离远大于所述接收机的运动尺寸，则t时刻所述点目标到接收机的距离为：
(4)式中，x(t),y(t),z(t)为t时刻接收机的位置坐标；(X,Y,Z)为点目标的位置坐标；r为接收机的半径；
为一个固定的点目标的球坐标；α、β分别为接收机方位角和俯仰角；且α＝ω1t+α0，β＝ω2t+β0。
在一个实施例中，所述第三计算模块，用于假设外辐射源的信号频率为f，则该信号表示为：
s(t)＝exp{j2πft} (6)
根据所述回波信号传播距离R(t)，计算接收机接收到的点目标回波信号的表达形式为：
上式(7)中σ为散射点的散射强度系数，C为光速，λ为信号波长。
在一个实施例中，所述测向获得模块包括：
离散化单元，用于接收机在一个接收周期中接收到的离散化的回波信号为：
上式(8)中，K为接收机一个转动周期内的采样数，Δt为采样时间间隔，Δα、Δβ分别为方位角和俯仰角的角度采样步长；P和H与ω1、ω2的关系：
构造单元，用于根据回波信号形式，构造下面的匹配矩阵：
上式(9)中，Δθ为俯仰角搜索步长，M为俯仰角搜索次数，
为方位角搜索步长，N为方位角搜索次数；
测向获得单元，用于三维测向，进行下面操作：
从上式(10)得到当同时满足m＝θ/Δθ、
时，S(m,n)出现峰值Kσ，根据峰值位置判断点目标的俯仰角θ和方位角
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的一种被动雷达三维空间测向方法，获取接收机的相关参数，根据该相关参数确定接收机的位置坐标、并假定点目标的位置坐标以及外辐射源的位置坐标；计算出所述外辐射源到所述点目标的距离；根据所述接收机的位置坐标和点目标的位置坐标，计算出t时刻所述点目标到接收机的距离；根据t时刻所述点目标到接收机的距离、以及所述外辐射源到所述点目标的距离，计算得t时刻信号接收机接收到的回波信号传播距离；根据外辐射源的信号频率及所述回波信号传播距离，计算接收机接收到的点目标回波信号的表达形式；离散化接收机在一个接收周期中接收到的回波信号；构造匹配矩阵，进行三维测向，获得点目标的俯仰角和方位角。从而实现对存在高度差的多目标进行较为准确的三维空间测向。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的被动雷达三维空间测向方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的系统结构示意图；
图3为本发明实施例提供的接收机运动轨迹图；
图4为本发明实施例提供的参数1的三维测向结果图；
图5为本发明实施例提供的参数2的三维测向结果图；
图6为本发明实施例提供的参数3的三维测向结果图；
图7为本发明实施例提供的参数4的三维测向结果图；
图8为本发明实施例提供的参数5的三维测向结果图；
图9为本发明实施例提供的25个均匀目标三维测向结果图；
图10为本发明实施例提供的25个均匀目标三维测向结果投影图；
图11为本发明实施例提供的20个随机目标三维测向结果图；
图12为本发明实施例提供的20个随机目标三维测向结果图投影图；
图13为本发明实施例提供的被动雷达三维空间测向系统结构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参照图1所示，本发明实施例提供的一种被动雷达三维空间测向方法，测向步骤包括：包括：S10～S60；
S10、获取接收机的相关参数；所述相关参数包括：接收机的半径、初始俯仰角、初始方位角以及在三维空间上做俯仰角和方位角均匀变化的角频率的比值；
S20、根据所述相关参数，在同一坐标系，构建接收机的位置坐标(x,y,z)，假定点目标的位置坐标(X,Y,Z)以及外辐射源的位置坐标(xt,yt,zt)，并计算出所述外辐射源到所述点目标的距离RT；
S30、根据所述接收机的位置坐标(x,y,z)和点目标的位置坐标(X,Y,Z)，计算出t时刻所述点目标到接收机的距离RR(t)；
S40、根据RR(t)、RT,计算得t时刻信号接收机接收到的回波信号传播距离R(t)；
S50、根据外辐射源的信号频率及所述回波信号传播距离R(t)，计算接收机接收到的点目标回波信号的表达形式；
S60、离散化接收机在一个接收周期中接收到的回波信号；构造匹配矩阵，进行三维测向，获得点目标的俯仰角和方位角。
该测向方法基于的被动雷达测向系统可参照图2所述，采用被动工作模式，以窄带民用信号或者置于安全区域的发射机信号作为辐射源，为单杆式被动雷达。图2中，构建坐标系，接收机以r为转动半径，所形成的圆中心O为原点，单杆式被动雷达在三维空间上做方位角和俯仰角均匀变化的转动，且方位角和俯仰角转动的角频率分别为ω1和ω2，其初始角度分别为α0和β0，定义
即在接收机的一个运动周期方位向转动H周，而俯仰向转动P周。
在本发明实施例中，取P和H为不可约的正整数，其目的是增加接收机的接收周期，通过接收更多的有效回波提升最后的测向精度。例如当P＝4、H＝20时，其接收效果与P＝1、H＝5相同，即在一个接收周期俯仰向转动1周，而方位向转动5周；而取P＝3、H＝20时在一个俯仰向转动3周，而方位向20周。显然从回波信号接收的角度来看，第二种情况测向结果将更优。从接收机的最后运动轨迹上来看，如图3所示，其轨迹呈现一个均匀致密的网状结构。在大量理论分析和实验研究的基础上发现，当接收机运动轨迹为均匀致密的网状结构时，测向效果基本达到最优，
因此，本发明实施例在下述过程对上述各个步骤进行具体描述时，为了便于理解和计算，均取P＝8、H＝67(其运动轨迹如图3所示)，也可以是其他比如P＝8、H＝57；本发明实施例对P和H的取值不做限定。
设t时刻接收机的位置为(x,y,z)，则有
(1)式中，r为接收机半径，ω1、ω2分别为接收机的方位角和俯仰角转动的角频率，α0、β0分别为接收机方位角和俯仰角的初始角度；
假设一个固定的点目标的球坐标为
分别表示与接收机之间的距离、俯仰角和方位角；直角坐标为(X,Y,Z)，二者之间的关系为：
假设外辐射源坐标为(xt,yt,zt)，则外辐射源到该散射点(点目标)的距离为：
由于点目标和外辐射源均固定，所以在接收机转动过程中RT保持不变。
在实际情况下，目标到接收机之间的距离远大于接收机的运动尺寸，则t时刻散射点到接收机的距离为：
(4)式中，α、β分别为接收机方位角和俯仰角；且α＝ω1t+α0，β＝ω2t+β0。
则t时刻信号接收机接收到的回波信号传播距离为：
R(t)＝RT+RR(t) (5)
本发明所采用的外辐射源信号为窄带民用信号或者置于安全区域发射机的高频窄带信号，假设信号频率为f，则该信号可表示为：
s(t)＝exp{j2πft} (6)
根据信号传播距离，接收机接收到的回波信号为：
上式(7)中σ为散射点的散射强度系数，C为光速，λ为信号波长。
接收机在一个接收周期中接收到的离散化的回波信号为：
上式(8)中，K为接收机一个转动周期内的采样数，Δt为采样时间间隔，Δα、Δβ分别为方位角和俯仰角的角度采样步长。
根据回波信号形式，构造下面的匹配矩阵：
上式(9)中，Δθ为俯仰角搜索步长，M为俯仰角搜索次数，
为方位角搜索步长，N为方位角搜索次数。
为了三维测向，进行下面操作：
从上式(10)可以看出，当同时满足m＝θΔθ、
时，S(m,n)出现峰值K|σ|，根据峰值位置和方位向及俯仰向搜索步长，能够判定判断点目标的俯仰角为mΔθ＝θ，方位角为
即，根据峰值位置可以判断点目标的俯仰角和方位角，实现三维测向。测向结果的分辨性能正比于外辐射源信号频率f和接收机转动半径r。
另外，从上面的测向结果也可以看出，目标测向结果的方位向和俯仰向的分辨性能受目标所处的俯仰角影响很大，而与目标所处方位角无关。方位角和俯仰角分别为
和θ的散射点在m＝θΔθ时，方位向的收敛结果S(n)和
时俯仰向的收敛结果S(m)分别为：
方位向收敛结果S(n)可知，其方位向分辨率为
最大副瓣为-15.8dB。所以有：
1)方位向收敛效果受目标的俯仰角的耦合作用非常严重，其收敛速度与sinθ成正比，因此在[0rad，0.5πrad]范围内，俯仰角θ越大，则方位向收敛性越好，而当目标的俯仰角接近0(目标位于接收系统正上方)时，则方位向测向性能严重恶化，甚至无法对目标进行方位向测向。
2)方位向的测向结果不受目标所处方位角的影响。
从扫描模式俯仰向收敛结果S(m)可以看出：
a)目标俯仰向收敛效果与目标所处的俯仰角位置关系密切。当目标的俯仰角较大时，在S(m)中起主要作用的是-sinθcos(kΔβ+β0)。反之，当目标的俯仰角较小时，在S(m)中起主要作用的是
b)俯仰角的测向结果不受目标所处方位角的影响。
下面通过5组仿真实验进一步说明本发明的测向效果，利用仿真对本发明进行进一步验证和说明。不失一般性，在仿真中点目标散射强度均取1。
实验1：
接收机转动半径r＝15m，外辐射源信号频率为500MHz，信号波长为0.6m，目标的方位角为0.3πrad，俯仰角取不同值时本发明的测向结果如表1所示：
表1目标所在俯仰角位置对测向性能的影响
实验1是对前述方位向和俯仰向测向结果的验证。从表1可以看出，方位向测向结果的最大副瓣为-15.8dB，在误差允许范围内，其分辨率为
rad，与前述内容一致。而其俯仰向的分辨率和最大副瓣受到目标俯仰角的影响，俯仰角越靠近0.5πrad，其分辨率越小，分辨精度越高，但是随之而来的是其最大副瓣也会升高，在0.4πrad到0.6πrad之间，其最大副瓣约为-7.9dB。
总体来说，目标所处的俯仰角越接近0.5πrad，其测向性能越好。
另外，从表1中也可以看出，在[0rad,πrad]区间上，测向结果以0.5πrad为中心呈现对称分布的效果，即两个目标所处的俯仰角互余，则其测向精度相同。
由此可知，本发明在俯仰角为0rad或者πrad时，方位角丧失了测向能力，因此本发明在俯仰角为(0rad,πrad)的范围内才能同时对方位角和俯仰角进行测向。注意到本发明为地基雷达系统对固定目标进行三维测向，而地平面之上的目标俯仰角取值范围为(0rad，0.5πrad](实际上如果本测向系统置于高处时，其俯仰角可能会大于0.5πrad)，所以在下面的实验中的俯仰角均采用了此取值范围。需要指出的是，本发明存在小俯仰角情况下其方位向测向精度会变差的问题。但是考虑到本发明对地面固定目标进行三维测向，在其应用场景中，目标的俯仰角多集中在0.5πrad附近，故而此问题对本发明影响不大。
实验2：利用本发明所提三维测向系统，进行下面五组实验。第一组实验到第五组实验的所采用的实验参数分别被称为参数1到参数5。实验中外辐射源坐标均为(8km,10km，100m)，点目标到接收机转动中心均为10km。其他的参数具体如下：
1)参数1：外辐射源频率为400MHz，接收机转动半径为20m，点目标方位角为1.5πrad，俯仰角为0.5πrad；
2)参数2：外辐射源频率为400MHz，接收机转动半径为20m，点目标方位角为0.3πrad，俯仰角为0.5πrad；
3)参数3：外辐射源频率为400MHz，接收机转动半径为20m，点目标方位角为0.3πrad，俯仰角为0.2πrad；
4)参数4：参数2：外辐射源频率为400MHz，接收机转动半径为10m，点目标方位角为0.3πrad，俯仰角为0.5πrad；
5)参数5：参数2：外辐射源频率为600MHz，接收机转动半径为20m，点目标方位角为0.3πrad，俯仰角为0.5πrad；
实验2的测向结果如表3和图4-图8所示：
表2测向结果
从表2和图4-图8可以看出，本发明均对固定目标进行成功三维测向。表2可以看出，方位向测向结果最大副瓣是-15.8dB，而其分辨率仍然符合
参数1和参数2的测向结果完全相同，这是因为参数1和参数2仅仅是目标方位角发生变化，但是目标方位向的变化对测向结果没有影响。参数3的测向结果劣于参数2的测向结果，其原因在于参数3的俯仰角变小了。参数4测向结果的俯仰角和方位角分辨率均为参数2的2倍，而最大副瓣在误差允许范围内可以看做相同，其原因在于参数4的接收机半径为参数2的一半，这表明测向精度正比于接收机转动半径。参数2的测向结果的俯仰角和方位角分辨率均为参数5的1.5倍，而最大副瓣在误差允许范围内可以看做相同，其原因在于参数5的接收机半径为参数2的1.5倍，这表明测向精度正比于外辐射源信号频率。
实验3：外辐射源坐标为(8km,10km，100m)，均匀产生25个方位角在(0，πrad]范围内、俯仰角在(0，0.5πrad]范围内的点目标，点目标到接收机转动中心均为为10km。外辐射源信号频率为500MHz。接收机转动半径为15m，利用本发明所提出的测向方法进行测向。三维测向结果如图9，图9的测向结果进行了归一化处理。测向结果的二维投影图如图10所示，为了增加可读性，图10中对归一化的结果加了0.5的门限滤波，其中的“o”表示原点目标方位角、俯仰角的位置。
整体来看，本发明成功对25个目标的方位角和俯仰角成功重建，验证了本发明所提三维测向方法的正确性。当俯仰角较小时，其方位向分辨率变差，所以图9中俯仰角为0.1πrad的点目标的峰值变得圆钝，而图10中俯仰角为0.1πrad的点目标的投影面积较大。
实验4：在方位角为(0，2πrad]、俯仰角为(0，0.5πrad]范围内随机产生20个点目标，其他参数不变，其测向结果如图11-图12所示。
从测向结果中可以看出，20个随机目标基本被成功测向。图12中左下角的两个点目标和右下角的两个点目标测向结果有轻微混叠现象，从图11中也可以看出这4个点目标的测向结果副瓣较高。其原因在于，这四个点目标的俯仰角较小，所以造成其测向效果的退化，再加上其在角度上相距较近，加剧了性能的恶化。
本发明提出一种被动雷复合扫描三维测向方法：在接收机的运动轨迹为均匀致密的网格结构(本发明采用了P＝8、H＝67来保证)时，本发明能够取得较好的测向效果。研究发现：
1)目标所处方位向的位置对本发明的测向结果没有影响；
2)目标所处的俯仰向对本发明的方位向和俯仰向均有影响，俯仰角越接近0.5πrad，则测向效果越好；
3)方位向分辨率为
最大副瓣是-15.8dB；
4)俯仰向分辨率和最大副瓣没有具体表达式，但是俯仰角越接近0.5πrad，则分辨率越小，但其最大副瓣会略微升高；
5)外辐射源信号频率越高、接收机转动半径越大，则测向结果的分辨率越小，测向性能越好。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种被动雷达三维空间测向系统，由于该系统所解决问题的原理与一种被动雷达三维空间测向方法相似，因此该系统的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。
第二方面，本发明还提供一种被动雷达三维空间测向系统，参照图13，包括：
获取模块，用于获取接收机的相关参数；所述相关参数包括：接收机的半径、初始俯仰角、初始方位角以及在三维空间上做俯仰角和方位角均匀变化的角频率的比值；
确定计算模块，用于根据所述相关参数，在同一坐标系，确定接收机的位置坐标，并假定点目标的位置坐标以及外辐射源的位置坐标；计算出所述外辐射源到所述点目标的距离；
第一计算模块，用于根据所述接收机的位置坐标和点目标的位置坐标，计算出t时刻所述点目标到接收机的距离；
第二计算模块，用于根据t时刻所述点目标到接收机的距离、以及所述外辐射源到所述点目标的距离，计算得t时刻信号接收机接收到的回波信号传播距离；
第三计算模块，用于根据外辐射源的信号频率及所述回波信号传播距离，计算接收机接收到的点目标回波信号的表达形式；
测向获得模块，用于离散化接收机在一个接收周期中接收到的回波信号；构造匹配矩阵，进行三维测向，获得点目标的俯仰角和方位角。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种被动雷达三维空间测向方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、获取接收机的相关参数；所述相关参数包括：接收机的半径、初始俯仰角、初始方位角以及在三维空间上做俯仰角和方位角均匀变化的角频率的比值；
S20、根据所述相关参数，在同一坐标系，确定接收机的位置坐标，并假定点目标的位置坐标以及外辐射源的位置坐标；计算出所述外辐射源到所述点目标的距离；
S30、根据所述接收机的位置坐标和点目标的位置坐标，计算出t时刻所述点目标到接收机的距离；
S40、根据t时刻所述点目标到接收机的距离、以及所述外辐射源到所述点目标的距离，计算得t时刻信号接收机接收到的回波信号传播距离；
S50、根据外辐射源的信号频率及所述回波信号传播距离，计算接收机接收到的点目标回波信号的表达形式；
S60、离散化接收机在一个接收周期中接收到的回波信号；构造匹配矩阵，进行三维测向，获得点目标的俯仰角和方位角。
2.如权利要求1所述的一种被动雷达三维空间测向方法，其特征在于，所述步骤S20包括：根据所述相关参数，设t时刻接收机的位置为(x,y,z)，则有
(1)式中，r为接收机半径，ω1、ω2分别为接收机的方位角和俯仰角转动的角频率，α0、β0分别为接收机方位角和俯仰角的初始角度；
假设一个固定的点目标的球坐标为
分别表示与接收机之间的距离、俯仰角和方位角；直角坐标为(X,Y,Z)，二者之间的关系为：
假设外辐射源坐标为(xt,yt,zt)，则外辐射源到所述点目标的距离为：
(3)式中RT为外辐射源到所述点目标的距离。
3.如权利要求2所述的一种被动雷达三维空间测向方法，其特征在于，所述步骤S30包括：
基于所述点目标到所述接收机之间的距离远大于所述接收机的运动尺寸，则t时刻所述点目标到接收机的距离为：
(4)式中，x(t),y(t),z(t)为t时刻接收机的位置坐标；(X,Y,Z)为点目标的位置坐标；r为接收机的半径；
为一个固定的点目标的球坐标；α、β分别为接收机方位角和俯仰角；且α＝ω1t+α0，β＝ω2t+β0。
4.如权利要求3所述的一种被动雷达三维空间测向方法，其特征在于，所述步骤S50包括：
假设外辐射源的信号频率为f，则该信号表示为：
s(t)＝exp{j2πft} (6)
根据所述回波信号传播距离R(t)，计算接收机接收到的点目标回波信号的表达形式为：
上式(7)中σ为散射点的散射强度系数，C为光速，λ为信号波长。
5.如权利要求4所述的一种被动雷达三维空间测向方法，其特征在于，所述步骤S60包括：
接收机在一个接收周期中接收到的离散化的回波信号为：
上式(8)中，K为接收机一个转动周期内的采样数，Δt为采样时间间隔，Δα、Δβ分别为方位角和俯仰角的角度采样步长；P和H与ω1、ω2的关系：
根据回波信号形式，构造下面的匹配矩阵：
上式(9)中，Δθ为俯仰角搜索步长，M为俯仰角搜索次数，
为方位角搜索步长，N为方位角搜索次数；
三维测向，进行下面操作：
从上式(10)得到当同时满足m＝θ/Δθ、
时，S(m,n)出现峰值K|σ|，根据峰值位置判断点目标的俯仰角θ和方位角
6.一种被动雷达三维空间测向系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取接收机的相关参数；所述相关参数包括：接收机的半径、初始俯仰角、初始方位角以及在三维空间上做俯仰角和方位角均匀变化的角频率的比值；
确定计算模块，用于根据所述相关参数，在同一坐标系，确定接收机的位置坐标，并假定点目标的位置坐标以及外辐射源的位置坐标；计算出所述外辐射源到所述点目标的距离；
第一计算模块，用于根据所述接收机的位置坐标和点目标的位置坐标，计算出t时刻所述点目标到接收机的距离；
第二计算模块，用于根据t时刻所述点目标到接收机的距离、以及所述外辐射源到所述点目标的距离，计算得t时刻信号接收机接收到的回波信号传播距离；
第三计算模块，用于根据外辐射源的信号频率及所述回波信号传播距离，计算接收机接收到的点目标回波信号的表达形式；
测向获得模块，用于离散化接收机在一个接收周期中接收到的回波信号；构造匹配矩阵，进行三维测向，获得点目标的俯仰角和方位角。
7.如权利要求6所述的一种被动雷达三维空间测向系统，其特征在于，所述确定计算模块，具体用于根据所述相关参数，设t时刻接收机的位置为(x,y,z)，则有
(1)式中，r为接收机半径，ω1、ω2分别为接收机的方位角和俯仰角转动的角频率，α0、β0分别为接收机方位角和俯仰角的初始角度；
假设一个固定的点目标的球坐标为
分别表示与接收机之间的距离、俯仰角和方位角；直角坐标为(X,Y,Z)，二者之间的关系为：
假设外辐射源坐标为(xt,yt,zt)，则外辐射源到所述点目标的距离为：
(3)式中RT为外辐射源到所述点目标的距离。
8.如权利要求7所述的一种被动雷达三维空间测向系统，其特征在于，所述第一计算模块，具体包括：基于所述点目标到所述接收机之间的距离远大于所述接收机的运动尺寸，则t时刻所述点目标到接收机的距离为：
(4)式中，x(t),y(t),z(t)为t时刻接收机的位置坐标；(X,Y,Z)为点目标的位置坐标；r为接收机的半径；
为一个固定的点目标的球坐标；α、β分别为接收机方位角和俯仰角；且α＝ω1t+α0，β＝ω2t+β0。
9.如权利要求8所述的一种被动雷达三维空间测向系统，其特征在于，所述第三计算模块，用于假设外辐射源的信号频率为f，则该信号表示为：
s(t)＝exp{j2πft} (6)
根据所述回波信号传播距离R(t)，计算接收机接收到的点目标回波信号的表达形式为：
上式(7)中σ为散射点的散射强度系数，C为光速，λ为信号波长。
10.如权利要求9所述的一种被动雷达三维空间测向系统，其特征在于，所述测向获得模块包括：
离散化单元，用于接收机在一个接收周期中接收到的离散化的回波信号为：
上式(8)中，K为接收机一个转动周期内的采样数，Δt为采样时间间隔，Δα、Δβ分别为方位角和俯仰角的角度采样步长；P和H与ω1、ω2的关系：
构造单元，用于根据回波信号形式，构造下面的匹配矩阵：
上式(9)中，Δθ为俯仰角搜索步长，M为俯仰角搜索次数，
为方位角搜索步长，N为方位角搜索次数；
测向获得单元，用于三维测向，进行下面操作：
从上式(10)得到当同时满足m＝θ/Δθ、
时，S(m,n)出现峰值K|σ|，根据峰值位置判断点目标的俯仰角θ和方位角
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