CN113419208A - 干扰源实时测向方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents
干扰源实时测向方法、装置、存储介质及电子设备 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及雷达技术领域，具体涉及一种干扰源实时测向方法、装置、存储介质及电子设备，包括：通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰；根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向和频点信息；对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息；根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角。本申请通过波束扫描得到干扰源波束的方位和俯仰，找到大致的波束范围，再通过频点扫描，得到频点范围，然后进行频域分析，找到更精细的频率点，再基于精细的频率点和波位信息进行精度优化，有效提高了测角的精度和速度。
Description
技术领域
本申请涉及雷达技术领域，特别地涉及一种干扰源实时测向方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
有源干扰是雷达的严重威胁，它会减小雷达威力和性能，甚至让雷达失去基本功能，因此如何通过对干扰源的侦测实现对干扰源进行准确的实时测向，以及进一步通过多站测向交汇进行定位查找干扰源，有着很重要的意义。
目前对干扰源的测向方法是借助专用的频谱监测设备，或基于相控阵雷达在时域分阶段调整差波束指向的测向方法，但是前者系统比较复杂没有充分利用相控阵雷达本身，且精度较低，后者测向速度比较慢，精度也没有得到很大的改善，同时针对脉冲雷达信号无法实时准确测向。
发明内容
针对上述问题，本申请提供一种干扰源实时测向方法、装置、存储介质及电子设备，解决了相关技术中干扰源测向方法精度低，速度慢，无法实时准确测向的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种干扰源实时测向方法，所述方法包括：
通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰；
根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向和频点信息；
对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息；
根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角。
在一些实施例中，所述干扰源实时测向方法，还包括：
多次通过相控阵天线计算干扰源的方位和俯仰，得到方位集和俯仰集；
求取所述方位集和俯仰集的平均值，得到所述第一方位和所述第一俯仰。
在一些实施例中，所述通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰，包括：
通过相控阵天线对所述干扰源发出的波束进行接收扫描，得到所述干扰源的第一方位和第一俯仰。
在一些实施例中，所述根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向，包括：
根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰建立方位面和俯仰面收态方向图；
根据所述方位面和俯仰面收态方向图对干扰源发出的波束进行波束扫描，得到所述干扰源的波位方向。
在一些实施例中，所述根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的频点信息，包括：
根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰建立方位面和俯仰面收态方向图；
根据所述方位面和俯仰面收态方向图对干扰源发出的波束进行频点扫描，得到所述干扰源的频点信息。
在一些实施例中，所述对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息，包括：
对所述干扰源的波位方向和频点信息进行采样；
对每个采样周期进行快速傅里叶变换运算，得到所述干扰源的特征频率，作为所述干扰源的频率信息。
在一些实施例中，所述根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角，包括：
在所述干扰源的频率、频点和方位的对应处，对其波位进行频域单脉冲测角，得到所述干扰源的方位角。
第二方面，一种干扰源实时测向装置，所述装置包括：
计算单元，用于通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰；
扫描单元，用于根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向和频点信息；
分析单元，用于对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息；
优化单元，用于根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角。
第三方面，一种存储介质，该存储介质存储的计算机程序，可被一个或多个处理器执行，可用来实现如上述第一方面所述的干扰源实时测向方法。
第四方面，一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，该计算机程序被所述处理器执行时，执行如上述第一方面所述的干扰源实时测向方法。
本申请提供的一种干扰源实时测向方法、装置、存储介质及电子设备，包括：通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰；根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向和频点信息；对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息；根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角。本申请通过波束扫描得到干扰源波束的方位和俯仰，找到大致的波束范围，再通过频点扫描，得到频点范围，然后进行频域分析，找到更精细的频率点，再基于精细的频率点和波位信息进行精度优化，有效提高了测角的精度和速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种干扰源实时测向方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的二维矩形平面阵模型图；
图3为本申请实施例提供的二维有源相控阵波位图；
图4a为本申请实施例提供的9GHz的天线接收的方位面收态方向图；
图4b为本申请实施例提供的9GHz的天线接收的俯仰面收态方向图；
图4c为本申请实施例提供的10GHz的天线接收的方位面收态方向图；
图4d为本申请实施例提供的10GHz的天线接收的俯仰面收态方向图；
图5为本申请实施例提供的一种干扰源实时测向装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种电子设备的连接框图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本申请的保护范围之内。
由背景技术可知，目前对干扰源的测向方法是借助专用的频谱监测设备，或基于相控阵雷达在时域分阶段调整差波束指向的测向方法，但是前者系统比较复杂没有充分利用相控阵雷达本身，且精度较低，后者测向速度比较慢，精度也没有得到很大的改善，同时针对脉冲雷达信号无法实时准确测向。
有鉴于此，本申请提供一种干扰源实时测向方法、装置、存储介质及电子设备，解决了相关技术中干扰源测向方法精度低，速度慢，无法实时准确测向的技术问题。
实施例一
图1为本申请实施例提供的一种干扰源实时测向方法的流程示意图，如图1所示，本方法包括：
S101、通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰；
S102、根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向和频点信息；
S103、对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息；
S104、根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角。
在一些实施例中，所述干扰源实时测向方法，还包括：
多次通过相控阵天线计算干扰源的方位和俯仰，得到方位集和俯仰集；
求取所述方位集和俯仰集的平均值，得到所述第一方位和所述第一俯仰。
需要说明的是，我们通过采样得到的信号SNR对于盲信号而言，实际上并不一定稳定，有可能是脉冲。
对于脉冲信号，我们采样的时刻点是随机的，因此得到的能量就是随机，对应的SNR是跳动的，如果脉冲被采样完全覆盖，那么能量损失就小，得到的信噪比就高。即占空比越大，SNR越真实。为了避免采样的随机性，我们通常采用多次测量求和来减小误差。
在一些实施例中，所述通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰，包括：
通过相控阵天线对所述干扰源发出的波束进行接收扫描，得到所述干扰源的第一方位和第一俯仰。
需要说明的是，相控阵天线，由许多辐射单元排列成一定的结构所构成，每个单元的激励幅度和相位可以调节。控制每个移相器的相移量来改变各辐射单元的相位。由于采用了移相器，相控阵可以实现快速无惯性扫描，而且具有波束形状捷变能力，可快速实现波束赋形。
具体的，如图2所示，为二维矩形平面阵模型图。
图2中天线阵列位于xoy平面内，单元总数为N×M，沿x轴方向排列单元间距为dx，沿y轴方向排列单元间距为dy。在xoy平面内，与x轴夹角为目标方向的方位角(旋转角)，与z轴夹角为俯仰角(离轴角)。若以第(0，0)号单元为参考点，则第(i，k)个单元相对于参考点的空间相位差
为
其中
分别为沿着x方向和y方向的空间相位差，即
这里λ表示自由空间中电磁波的波长。
在方位、俯仰纬度通过控制各阵元的相位和幅度，即可形成对应的方向图，由于相邻两个波束的中心指向间隔为展宽后的波束3dB宽度，从而可确保目标只在相邻波束被检测。
如图3所示，假设方位维32阵元，俯仰维24阵元，对于X波段，波束宽度大概分别为5.3度，6.3度，考虑到波位之间的重叠，我们波束扫描的宽度定在4度，可以形成二维有源相控阵波位图。对不同的波位进行接收扫描，既可找到干扰源的大概方位和俯仰。
在一些实施例中，所述根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向，包括：
根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰建立方位面和俯仰面收态方向图；
根据所述方位面和俯仰面收态方向图对干扰源发出的波束进行波束扫描，得到所述干扰源的波位方向。
需要说明的是，对于测角而言，我们希望得到的和波束波瓣越窄越好，这样测角会越准确，然而由于多阵元形成的合波束得到的方向图并不是理想的。图4a是9GHz的天线接收的方位面收态方向图，图4b是9GHz的天线接收的俯仰面收态方向图，图4c是10GHz的天线接收的方位面收态方向图，图4d是10GHz的天线接收的俯仰面收态方向图。
从图中可以看出，信号在方位面、俯仰面均受到天线方向图的调制，理论上干扰源方向就在干扰回波的最大值处。因此我们需要通过波束扫描的方式来找到真实信号的波位方向。
在一些实施例中，所述根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的频点信息，包括：
根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰建立方位面和俯仰面收态方向图；
根据所述方位面和俯仰面收态方向图对干扰源发出的波束进行频点扫描，得到所述干扰源的频点信息。
需要说明的是，从图4a和图4c中我们可以看出方向图实际还和频点有关系，干扰源频率越高方向图的波束宽度越窄，因此我们还必须进行频点扫描，以找到幅度最大值对应的频点信息。
在一些实施例中，所述对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息，包括：
对所述干扰源的波位方向和频点信息进行采样；
对每个采样周期进行快速傅里叶变换运算，得到所述干扰源的特征频率，作为所述干扰源的频率信息。
需要说明的是，传统的分析方式是进行时域分析，但在时域中，信号可能是加入了调制信息，所以幅度可能起伏比较大，为了避免采样的随机性，将信号转到频域进行处理。
具体的，对每个采样周期进行快速傅里叶变换运算，可以得到更精细的干扰源特征频率信息，并能分辩带内多个窄带干扰源，同时为下面进行精确的角度估计提供了频率参考信息。
在一些实施例中，所述根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角，包括：
在所述干扰源的频率、频点和方位的对应处，对其波位进行频域单脉冲测角，得到所述干扰源的方位角。
需要说明的是，通过之前的步骤，得到了干扰源的波位方向，频点信息和频率信息，但此时干扰源的方位精度比较低，精度就是一个波位的宽度，此时可以通过单脉冲测角方法进行精度优化，在干扰源的频率、频点和方位处，再对其波位进行频域单脉冲测角，可以得到干扰源的更精确的方位。
单脉冲测角属于同时波瓣测角法，在一个角平面内，两个相同的3dB波束部分重叠，交叠方向即为等信号轴的方向。将这两个波束接收到的回波信号进行比较，就可取得目标在这个平面上的角误差信号，然后将此误差信号放大加上信号轴的方向即得到目标信号真实方向。但是两个信号重叠的时候，差信号并不一定是线性的，因为它形成的误差信号并不一定对称，只是在法向才会对称，所以我们需要通过查表方法来进行修正。这种方法可以获得很高的测角精度。
单脉冲测角是由方位差通道的幅度值和和通道的幅度绝对值的比值通过查表通过内插法得到该辐射源与和波束中心位置的偏差角度，该偏差角度与和波束中心角度相加为辐射源所在的方位角。
综上所述，本申请实施例提供了一种干扰源实时测向装置，包括：通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰；根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向和频点信息；对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息；根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角。本申请通过波束扫描得到干扰源波束的方位和俯仰，找到大致的波束范围，再通过频点扫描，得到频点范围，然后进行频域分析，找到更精细的频率点，再基于精细的频率点和波位信息进行精度优化，有效提高了测角的精度和速度。
实施例二
基于上述本发明实施例公开的干扰源实时测向方法，图5具体公开了应用该干扰源实时测向方法的干扰源实时测向装置。
如图5所示，本发明实施例公开了一种干扰源实时测向装置，该装置包括：
计算单元501，用于通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰；
扫描单元502，用于根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向和频点信息；
分析单元503，用于对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息；
优化单元504，用于根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角。
以上本发明实施例公开的干扰源实时测向装置中的计算单元501、扫描单元502、分析单元503和优化单元504的具体工作过程，可参见本发明上述实施例公开的干扰源实时测向方法中的对应内容，这里不再进行赘述。
综上所述，本申请实施例提供了一种干扰源实时测向装置，包括：通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰；根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向和频点信息；对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息；根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角。本申请通过波束扫描得到干扰源波束的方位和俯仰，找到大致的波束范围，再通过频点扫描，得到频点范围，然后进行频域分析，找到更精细的频率点，再基于精细的频率点和波位信息进行精度优化，有效提高了测角的精度和速度。
实施例三
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可以实现如实施例一的方法步骤，本实施例在此不再重复赘述。
实施例四
图6为本申请实施例提供的一种电子设备600的连接框图，如图6所示，该电子设备600可以包括：处理器601，存储器602，多媒体组件603，输入/输出(I/O)接口604，以及通信组件605。
其中，处理器601用于执行如实施例一中的干扰源实时测向方法中的全部或部分步骤。存储器602用于存储各种类型的数据，这些数据例如可以包括电子设备中的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。
处理器601可以是专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable LogicDevice，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述实施例一中的干扰源实时测向方法。
存储器602可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
多媒体组件603可以包括屏幕和音频组件，该屏幕可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器或通过通信组件发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口604为处理器601和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。
通信组件605用于该电子设备600与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near Field Communication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件605可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。
综上，本申请提供的一种干扰源实时测向方法、装置、存储介质及电子设备，该方法包括：通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰；根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向和频点信息；对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息；根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角。本申请通过波束扫描得到干扰源波束的方位和俯仰，找到大致的波束范围，再通过频点扫描，得到频点范围，然后进行频域分析，找到更精细的频率点，再基于精细的频率点和波位信息进行精度优化，有效提高了测角的精度和速度。
在本申请实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但上述的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种干扰源实时测向方法，其特征在于，所述方法包括：
通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰；
根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向和频点信息；
对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息；
根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
多次通过相控阵天线计算干扰源的方位和俯仰，得到方位集和俯仰集；
求取所述方位集和俯仰集的平均值，得到所述第一方位和所述第一俯仰。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰，包括：
通过相控阵天线对所述干扰源发出的波束进行接收扫描，得到所述干扰源的第一方位和第一俯仰。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向，包括：
根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰建立方位面和俯仰面收态方向图；
根据所述方位面和俯仰面收态方向图对干扰源发出的波束进行波束扫描，得到所述干扰源的波位方向。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的频点信息，包括：
根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰建立方位面和俯仰面收态方向图；
根据所述方位面和俯仰面收态方向图对干扰源发出的波束进行频点扫描，得到所述干扰源的频点信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息，包括：
对所述干扰源的波位方向和频点信息进行采样；
对每个采样周期进行快速傅里叶变换运算，得到所述干扰源的特征频率，作为所述干扰源的频率信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角，包括：
在所述干扰源的频率、频点和方位的对应处，对其波位进行频域单脉冲测角，得到所述干扰源的方位角。
8.一种干扰源实时测向装置，其特征在于，所述装置包括：
计算单元，用于通过相控阵天线计算干扰源的第一方位和第一俯仰；
扫描单元，用于根据所述干扰源的第一方位和第一俯仰得到所述干扰源的波位方向和频点信息；
分析单元，用于对所述干扰源的波位方向和频点信息进行频域分析，得到所述干扰源的频率信息；
优化单元，用于根据所述干扰源的波位方向、频点信息和频率信息进行精度优化，得到所述干扰源的方位角。
9.一种存储介质，其特征在于，该存储介质存储的计算机程序，可被一个或多个处理器执行，可用来实现如权利要求1～7任意一项所述的干扰源实时测向方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，该计算机程序被所述处理器执行时，执行如权利要求1～7任意一项所述的干扰源实时测向方法。
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2021
- 2021-05-11 CN CN202110513279.3A patent/CN113419208B/zh active Active
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