CN113296051B - 一种天线二维分区测向的方法、设备及存储介质 - Google Patents

一种天线二维分区测向的方法、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种天线二维分区测向的方法、设备及存储介质，该方法包括S1：将天线分为2×2个子天线；S2：分别计算天线左子阵接收信号矢量和、天线右子阵接收信号矢量和、天线上子阵接收信号矢量和和天线下子阵接收信号矢量和；S3：进行方位测向时，计算天线左子阵接收信号矢量和与天线右子阵接收信号矢量和的相位差；进行俯仰测向时，计算天线上子阵接收信号矢量和与天线下子阵接收信号矢量和的相位差；S4：计算四个子天线接收到的波束和与波束差；S5：通过对波束和与波束差归一化处理得到比值K(θ)；S6：通过比值K(θ)和波束指向中心的角度计算被测物体的信号方向。本发明能从水平方位和垂直俯仰上接收信号的方位来对外界辐射物体进行方位测向。

Description

一种天线二维分区测向的方法、设备及存储介质
技术领域
本发明属于天线测向技术领域，尤其涉及一种天线二维分区测向的方法、设备及存储介质。
背景技术
测定电波来波方向，往往需要以几个位置不同的测向站(台)组网测向，用各测向站的示向度(线)进行交汇。条件允许时，也可以用移动测向站，在不同位置依次分时交测。
通常情况下，通过天线对外界辐射源进行测向都是在一维水平方位上，例如水平的多天线比幅测向，就算由多个天线组成子阵都是在水平方位上，通过水平基线天线进行对外界辐射源测向，这样做只能测出外界辐射源的水平方位，无法测出外界辐射源的俯仰方位。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种天线二维分区测向的方法、设备及存储介质,。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种天线二维分区测向的方法，包括：
S1：将天线分为2×2个子天线；
S2：分别计算天线左子阵接收信号矢量和、天线右子阵接收信号矢量和、天线上子阵接收信号矢量和和天线下子阵接收信号矢量和；其中，天线左子阵为2×2个子天线中左侧两个子天线，天线右子阵为2×2个子天线中右侧两个子天线，天线上子阵为2×2个子天线中上侧两个子天线，天线下子阵为2×2个子天线中下侧两个子天线；
S3：进行方位测向时，计算天线左子阵接收信号矢量和与天线右子阵接收信号矢量和的相位差；进行俯仰测向时，计算天线上子阵接收信号矢量和与天线下子阵接收信号矢量和的相位差；
S4：计算四个子天线接收到的波束和与波束差；
S5：通过对波束和与波束差归一化处理得到比值K(θ)；
S6：通过比值K(θ)和波束指向中心的角度计算被测物体的信号方向。
进一步的，每个子天线分为N×N个分支天线，N为正整数。
进一步的，相位差为
Figure GDA0003668131970000021
Figure GDA0003668131970000022
其中，d为四个子天线之间的间距，θ0为波束指向中心的角度，Δθ是目标偏离波束中心的角度，λ为波束的波长。
进一步的，比值K(θ)具体为：
Figure GDA0003668131970000023
其中Σ为四个天线分区收到的波束之和
Figure GDA0003668131970000024
Δ为四个天线分区收到的波束之差
Figure GDA0003668131970000025
E为各个子天线收到信号的矢量和。
进一步的，步骤S6具体包括：计算被测物体的方位方向或者俯视方向；
其中，被测物体信号方向为θ0+Δθ，
Figure GDA0003668131970000031
进一步的，当相位差
Figure GDA0003668131970000032
是天线左子阵接收信号矢量和与天线右子阵接收信号矢量和的相位差时，得到的θ0+Δθ为被测物体方位方向；当相位差
Figure GDA0003668131970000033
是天线上子阵接收信号矢量和与天线下子阵接收信号矢量和的相位差时，得到的θ0+Δθ为被测物体俯仰方向。
另一方面，本发明还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序由所述处理器加载并执行以实现如上述任一所述的一种天线二维分区测向的方法。
另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现如上述任一所述的一种天线二维分区测向的方法。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种天线二维分区测向的方法、设备及存储介质，通过水平方位和垂直俯仰接收信号，对外界辐射物体进行二维测向，相比于现有的天线测向技术，提高了测向精确度。
附图说明
图1是本发明提供的一种天线二维分区测向的方法流程框图；
图2是本发明实施例1提供的一种天线二维分区测向的方法中天线分区示意图；
图3是本发明实施例1提供的一种天线二维分区测向的方法中波束矢量合成原理图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如附图2所示，本实施例将天线分为四个子天线，每个子天线收到的目标信号幅度和相位的特征值分别记为A、B、C、D。
进行方位测向时，定义E1(天线左子阵接收信号矢量和)＝A+C，定义E2(天线右子阵接收信号矢量和)＝B+D。
进行俯仰测向时，定义E3(天线上子阵接收信号矢量和)＝A+B，定义E4(天线下子阵接收信号矢量和)＝C+D。
当天线波束指向中心的方位(或者俯仰)为θ0，接收的信号方向为θ0+Δθ时，E1和E2的相位差(或者E3和E4的相位差)为：
Figure GDA0003668131970000051
其中，d为四个子天线之间的间距；θ0为波束指向中心的角度；θ0+Δθ为被测物体的信号方向。
四个天线分区收到的波束之和Σ为：
Figure GDA0003668131970000052
四个天线分区收到的波束之差Δ为：
Figure GDA0003668131970000053
波束之和与和波束之差的比值称为对差信号进行归一化处理，可得比值K(θ)为：
Figure GDA0003668131970000054
θ0为波束指向中心的角度；
Δθ是目标偏离波束中心的角度；
λ为波束的波长。
故目标偏离天线波束指向中心θ0的位置Δθ为
Figure GDA0003668131970000061
由于天线波束的指向精度比较高，波束宽度比较窄，仅当天线波束主瓣覆盖住目标的时候，才可能收到目标的信号。此时目标偏离天线波束指向中心中心θ0的位置Δθ远远小于天线主瓣半波束宽度，因此上式可以简化为：
Figure GDA0003668131970000062
通过上式可以完成天线的测向。
本实施例提供的一种天线二维分区测向的方法通过水平方位和垂直俯仰接收信号，对外界辐射物体进行二维测向，相比于现有的天线测向技术，提高了测向精确度。
实施例2
本实施例提供的一种天线二维分区测向的方法与实施例1相同部分不再进行赘述，在实施例1的基础上，本实施例还将每个子天线分为N×N个分支天线，N为正整数。分支天线横向和纵向的数量相同，构成正方形矩阵。
本实施例提供的一种天线二维分区测向的方法，在实施例1的有益效果基础上，将每个子天线分为更多分支天线进行测向，分支天线数量越多，测向结果就更加精准。
实施例3
本优选实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备可以实现本申请实施例所提供的一种天线二维分区测向的方法任一实施例中的步骤，因此，可以实现本申请实施例所提供的一种天线二维分区测向的方法的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。
实施例4
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可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。为此，本发明实施例提供一种存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本发明实施例所提供的一种天线二维分区测向的方法中任一实施例的步骤。
其中，该存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。
由于该存储介质中所存储的指令，可以执行本发明实施例所提供的任一一种天线二维分区测向的方法实施例中的步骤，因此，可以实现本发明实施例所提供的任一一种天线二维分区测向的方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种天线二维分区测向的方法，其特征在于，包括：
S1：将天线分为2×2个子天线；
S2：分别计算天线左子阵接收信号矢量和、天线右子阵接收信号矢量和、天线上子阵接收信号矢量和和天线下子阵接收信号矢量和；其中，天线左子阵为2×2个子天线中左侧两个子天线，天线右子阵为2×2个子天线中右侧两个子天线，天线上子阵为2×2个子天线中上侧两个子天线，天线下子阵为2×2个子天线中下侧两个子天线；
S3：进行方位测向时，计算天线左子阵接收信号矢量和与天线右子阵接收信号矢量和的相位差；进行俯仰测向时，计算天线上子阵接收信号矢量和与天线下子阵接收信号矢量和的相位差；
S4：计算四个子天线接收到的波束和与波束差；
S5：通过对波束和与波束差归一化处理得到比值K(θ)；
S6：通过比值K(θ)和波束指向中心的角度计算被测物体的信号方向。
2.如权利要求1所述的一种天线二维分区测向的方法，其特征在于，每个子天线分为N×N个分支天线，N为正整数。
3.如权利要求1或2任一所述的一种天线二维分区测向的方法，其特征在于，所述相位差为
Figure FDA0003668131960000011
其中，d为四个子天线之间的间距，θ0为波束指向中心的角度，Δθ是目标偏离波束中心的角度，λ为波束的波长。
4.如权利要求3所述的一种天线二维分区测向的方法，其特征在于，比值K(θ)具体为：
Figure FDA0003668131960000021
其中Σ为四个天线分区收到的波束之和2E
Figure FDA0003668131960000022
Δ为四个天线分区收到的波束之差2E
Figure FDA0003668131960000023
E为各个子天线收到信号的矢量和。
5.如权利要求4所述的一种天线二维分区测向的方法，其特征在于，步骤S6具体包括：计算被测物体的方位方向或者俯视方向；
其中，被测物体信号方向为θ0+Δθ，
Figure FDA0003668131960000024
6.如权利要求5所述的一种天线二维分区测向的方法，其特征在于，当相位差
Figure FDA0003668131960000025
是天线左子阵接收信号矢量和与天线右子阵接收信号矢量和的相位差时，得到的θ0+Δθ为被测物体方位方向；当相位差
Figure FDA0003668131960000026
是天线上子阵接收信号矢量和与天线下子阵接收信号矢量和的相位差时，得到的θ0+Δθ为被测物体俯仰方向。
7.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至6任一项所述的一种天线二维分区测向的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至6任一项所述的一种天线二维分区测向的方法。
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