CN113740798B - 一种宽带射频系统俯仰面的精确测向方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带射频系统俯仰面的精确测向方法,包括步骤:S1,实现全空域覆盖的天线测向体制;S2,测试天线的方向图值和校正得到通道校正值;S3,将每个天线的方向图值与对应的通道校正值进行一一对应相加;S4,对步骤S3中得到的水平校正值的交叉重叠部分、俯仰校正值的交叉重叠部分、水平校正值与俯仰校正值的交叉重叠部分分别进行均衡处理;S5,利用全空域方向校正值和对应的俯仰角构建规则表;S6,基于规则表判断和上报当前辐射源测向时的俯仰角;本发明使得俯仰角的测向比现有粗糙的校准方案更为准确可行。
Description
技术领域
本发明涉及天线测向领域,更为具体的,涉及一种宽带射频系统俯仰面的精确测向方法。
背景技术
通常情况下,通过普通的天线进行测向都是测水平方向,如果要对俯仰面的辐射源测试俯仰角需要增加俯仰天线和俯仰射频接收通道和处理单元,并且俯仰面的天线测向很难在地面进行校准,因为地面是地平面,无法对下俯仰进行校准,同时上俯仰需要不同的高度进行校准,在实际操作中几乎是不可能完成的;如果将俯仰天线进行旋转,将俯仰面转化成水平面进行测向校准,由于地面的信号反射,校准数据也是非常不可信的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种宽带射频系统俯仰面的精确测向方法,使得俯仰角的测向比现有粗糙的校准更为准确可行等。
本发明的目的是通过以下方案实现的:
一种宽带射频系统俯仰面的精确测向方法,包括步骤:
S1,利用水平天线和俯仰天线实现全空域覆盖的天线测向体制,得到天线单元;
S2,测试所述天线单元中每个天线的方向图值,以及对每个天线的相应射频通道及数字处理通道进行通道校正得到通道校正值;
S3,将每个天线的方向图值与对应的通道校正值进行一一对应相加;其中,水平天线的方向图值与水平天线相对应的水平射频通道及数字处理通道的通道校正值相加得到水平校正值,俯仰天线的方向图值与俯仰天线相对应的俯仰射频通道及数字处理通道的通道校正值相加得到俯仰校正值;
S4,对步骤S3中得到的水平校正值的交叉重叠部分、俯仰校正值的交叉重叠部分、水平校正值与俯仰校正值的交叉重叠部分分别进行均衡处理,得到均衡处理后的全空域方向校正值;
S5,利用步骤S4中得到的全空域方向校正值和对应的俯仰角构建规则表;
S6,基于步骤S5中规则表判断和上报当前辐射源测向时的俯仰角。
进一步地,在步骤S1中,所述天线单元包括四个水平方向的天线实现水平面360度、俯仰面±30°的空域覆盖能力;在水平面四个天线的上下方分别增加四个俯仰天线,与水平面天线的夹角为60°,实现俯仰面±90°的空域覆盖;十二个天线体制对应十二路射频通道及数字处理通道。
进一步地,在步骤S2中,在电磁屏蔽暗室测试得到十二个天线的方向图值;对十二个天线后端连接的十二路射频通道及数字处理通道进行通道校正,得到十二路通道校正值。
进一步地,在步骤S4中,对水平校正值的交叉重叠部分进行均衡处理包括步骤:将四个水平校正值各自90度角相交的位置相加求平均数,得到水平方向四个方向校正值X1,X2,X3,X4。在本发明方案中,因为每个天线收到的信号校正值的强度不一样,交叉重叠的部分取值为天线测向信号校正交叉重叠的幅度值的平均值。
进一步地,在步骤S4中,对俯仰校正值的交叉重叠部分进行均衡处理包括步骤:将上、下四个俯仰校正值各自90度角相交的位置分别相加求平均数,得到上俯仰方向四个方向校正值Y1,Y2,Y3,Y4和下俯仰方向四个方向校正值Z1,Z2,Z3,Z4。
进一步地,在步骤S4中,对水平校正值与俯仰校正值的交叉重叠部分进行均衡处理包括步骤:将水平校正值俯仰面±30度以外的范围和上、下俯仰校正值相加求平均数,得到水平校正值和上、下俯仰校正值重合部分的均衡。
进一步地,在步骤S5中,所述俯仰角包括上俯仰角和下俯仰角;按照每一个上俯仰角校正值的水平方向校正值最大值和次大值进行相减得到数值△Xi,上俯仰方向校正值最大值和次大值进行相减△Yj,对应的上俯仰角为sFOAK做成规则表1;按照每一个下俯仰角校正值的水平方向校正值最大值和次大值进行相减得到数值△Xi,下俯仰方向校正值最大值和次大值进行相减△Zj,对应的上俯仰角为xFOAK做成规则表2;
表1校正上俯仰角表
<![CDATA[俯仰值△Y<sub>1</sub>]]> | <![CDATA[俯仰值△Y<sub>2</sub>]]> | …… | <![CDATA[俯仰值△Y<sub>j</sub>]]> | |
<![CDATA[水平值△X<sub>1</sub>]]> | <![CDATA[sFOA<sub>1</sub>]]> | <![CDATA[sFOA<sub>2</sub>]]> | …… | <![CDATA[sFOA<sub>j</sub>]]> |
<![CDATA[水平值△X<sub>2</sub>]]> | <![CDATA[sFOA<sub>j+1</sub>]]> | <![CDATA[sFOA<sub>j+2</sub>]]> | …… | <![CDATA[sFOA<sub>j+j</sub>]]> |
…… | …… | …… | …… | …… |
<![CDATA[水平值△X<sub>i</sub>]]> | <![CDATA[sFOA<sub>nj+1</sub>]]> | <![CDATA[sFOA<sub>nj+2</sub>]]> | …… | <![CDATA[sFOA<sub>(n+1)j</sub>]]> |
表2校正下俯仰角表
<![CDATA[俯仰值△Z<sub>1</sub>]]> | <![CDATA[俯仰值△Z<sub>2</sub>]]> | …… | <![CDATA[俯仰值△Z<sub>j</sub>]]> | |
<![CDATA[水平值△X<sub>1</sub>]]> | <![CDATA[xFOA<sub>1</sub>]]> | <![CDATA[xFOA<sub>2</sub>]]> | …… | <![CDATA[xFOA<sub>j</sub>]]> |
<![CDATA[水平值△X<sub>2</sub>]]> | <![CDATA[xFOA<sub>j+1</sub>]]> | <![CDATA[xFOA<sub>j+2</sub>]]> | …… | <![CDATA[xFOA<sub>j+j</sub>]]> |
…… | …… | …… | …… | …… |
<![CDATA[水平值△X<sub>i</sub>]]> | <![CDATA[xFOA<sub>nj+1</sub>]]> | <![CDATA[xFOA<sub>nj+2</sub>]]> | …… | <![CDATA[xFOA<sub>(n+1)j</sub>]]> |
。
进一步地,在步骤S6中,△Y-△Z=H,H为正值当前辐射源为上俯仰信号,H为负值当前辐射源为下俯仰信号;H为正值选择校正上俯仰角表1,H为负值选择校正下俯仰表查表2;选择校正上俯仰角表1,用△X和△Y查找当前的sFOA值为当前辐射源对应的俯仰角上报系统;选择校正下俯仰表查表2,用△X和△Z查找当前的xFOA值为当前辐射源对应的俯仰角上报系统。
本发明的有益效果包括:
本发明实施例通过水平面360度覆盖的四个水平天线加上上下八个俯仰天线组成的三维天线球形覆盖全空间进行俯仰面的俯仰角运算,使得俯仰角的测向比粗糙的校准更为较准确可行。
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一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中全空域校正值计算示意图;
图2为本发明实施例的方法步骤流程图。
具体实施方式
本说明书中所有实施例公开的所有特征,或隐含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和/或扩展、替换。
如图1所示,为了得到测向准确的俯仰角,用四个水平方向的天线实现水平面360度、俯仰面±30°的空域覆盖能力,另外在水平面4个天线的上下方分别增加4个俯仰天线,与水平面天线的夹角为60°,实现俯仰面±90°的空域覆盖。12个天线测向体制可以更好的实现全空域覆盖,并能够提高俯仰面的测向精度,采用12个天线体制需要12路射频通道及数字处理通道。具体实施方法如下:
在电磁屏蔽暗室测试得到12个天线的方向图值;将天线后端的12路射频通道及数字处理通道进行通道校正,得到12路通道校正值,
将12个天线方向图值和12路通道校正值进行一一对应相加,4个水平天线和相对应的水平射频通道及数字处理通道相加得到水平校正值,上下方分别4个俯仰天线和相对应的俯仰射频通道及数字处理通道相加得到俯仰校正值。
将四个水平校正值各自90度角相交的位置相加求平均数,得到水平天线校正值重合部分的均衡;以此类推,将上下四个俯仰校正值各自90度角相交的位置相加求平均数,得到上下四个俯仰天线校正值重合部分的均衡;将水平校正值俯仰面±30度以外的范围和上下俯仰校正值相加求平均数,得到水平校正值和上下俯仰校正值重合部分的均衡;
均衡处理后,得到水平方向四个方向校正值X1,X2,X3,X4,上俯仰方向四个方向校正值Y1,Y2,Y3,Y4,下俯仰方向四个方向校正值Z1,Z2,Z3,Z4;可以得到全空域的校正值和每个校正值的俯仰角,全空域校正值计算如图1所示。
按照每一个上俯仰角校正值的水平方向校正值最大值和次大值进行相减得到数值△Xi,上俯仰方向校正值最大值和次大值进行相减△Yj,对应的上俯仰角为sFOAK做成表格,如表1所示;按照每一个下俯仰角校正值的水平方向校正值最大值和次大值进行相减得到数值△Xi,下俯仰方向校正值最大值和次大值进行相减△Zj,对应的上俯仰角为xFOAK做成表格,如表1所示。
实际系统对辐射源测向时,会得到X1,X2,X3,X4,Y1,Y2,Y3,Y4,Z1,Z2,Z3,Z4一共12个信号幅度测试值。先在X1,X2,X3,X4四个水平象限值找到当前信号幅度的最大值减去次大值得到数值△X;例如,X1=20,X2=23,X3=3,X4=4,就用X2-X1=△X,此时就是23-20=3;以此类推,在Y1,Y2,Y3,Y4四个上俯仰象限值找到当前信号幅度的最大值减去次大值得到△Y;以此类推,在Z1,Z2,Z3,Z4四个下俯仰象限值找到当前信号幅度的最大值减去次大值得到△Z。
将△Y-△Z=H,H为正值当前辐射源为上俯仰信号,H为负值当前辐射源为下俯仰信号;H为正值选择校正上俯仰表查表,H为负值选择校正下俯仰表查表;选择校正上俯仰表查表,用△X和△Y查找当前的sFOA值为当前辐射源对应的俯仰角上报系统;选择校正下俯仰表查表,用△X和△Z查找当前的xFOA值为当前辐射源对应的俯仰角上报系统;
表1校正上俯仰角表
<![CDATA[俯仰值△Y<sub>1</sub>]]> | <![CDATA[俯仰值△Y<sub>2</sub>]]> | …… | <![CDATA[俯仰值△Y<sub>j</sub>]]> | |
<![CDATA[水平值△X<sub>1</sub>]]> | <![CDATA[sFOA<sub>1</sub>]]> | <![CDATA[sFOA<sub>2</sub>]]> | …… | <![CDATA[sFOA<sub>j</sub>]]> |
<![CDATA[水平值△X<sub>2</sub>]]> | <![CDATA[sFOA<sub>j+1</sub>]]> | <![CDATA[sFOA<sub>j+2</sub>]]> | …… | <![CDATA[sFOA<sub>j+j</sub>]]> |
…… | …… | …… | …… | …… |
<![CDATA[水平值△X<sub>i</sub>]]> | <![CDATA[sFOA<sub>nj+1</sub>]]> | <![CDATA[sFOA<sub>nj+2</sub>]]> | …… | <![CDATA[sFOA<sub>(n+1)j</sub>]]> |
表2校正下俯仰角表
在本发明的其他实施例中,利用地面天线测向和系统内部通道校正值进行融合运算,得到每个俯仰角的查表表值,在实际运用中通过系统所接收的外界辐射源各方位的信号幅度大小进行运算去查找对应表格里的俯仰角。例如:
1)实际系统测向,得到X1,X2,X3,X4,Y1,Y2,Y3,Y4,Z1,Z2,Z3,Z4一共12个信号幅度测试值;例如,X1=20,X2=23,X3=3,X4=4,Y1=32,Y2=27,Y3=2,Y4=3,Z1=28,Z2=31,Z3=1,Z4=3;
2)X2-X1=△X(23-20=3),Y1-Y2=△Y(32-27=5),Z2-Z1=△Z(31-28=3);
3)△Y-△Z=H(5-3=2),H值大于0,当前辐射源为上俯仰信号;
4)选择校正上俯仰表查表,用△X(3)和△Y(6)查找当前的sFOA值为当前辐射源对应的俯仰角上报系统。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式,对于本领域内的技术人员而言,在本发明公开了应用方法和原理的基础上,很容易做出各种类型的改进或变形,而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法,因此前面描述的方式只是优选的,而并不具有限制性的意义。
除以上实例以外,本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例,各个实施例的特征可以互换或替换,本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
本发明功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,在一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)以及相应的软件中执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、或者光盘等各种可以存储程序代码的介质,进行测试或者实际的数据在程序实现中存在于只读存储器(Random Access Memory,RAM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)等。
Claims (3)
1.一种宽带射频系统俯仰面的精确测向方法,其特征在于,包括步骤:
S1,利用水平天线和俯仰天线实现全空域覆盖的天线测向体制,得到天线单元;
S2,测试所述天线单元中每个天线的方向图值,以及对每个天线的相应射频通道及数字处理通道进行通道校正得到通道校正值;
S3,将每个天线的方向图值与对应的通道校正值进行一一对应相加;其中,水平天线的方向图值与水平天线相对应的水平射频通道及数字处理通道的通道校正值相加得到水平校正值,俯仰天线的方向图值与俯仰天线相对应的俯仰射频通道及数字处理通道的通道校正值相加得到俯仰校正值;
S4,对步骤S3中得到的水平校正值的交叉重叠部分、俯仰校正值的交叉重叠部分、水平校正值与俯仰校正值的交叉重叠部分分别进行均衡处理,得到均衡处理后的全空域方向校正值;在步骤S4中,对水平校正值的交叉重叠部分进行均衡处理包括步骤:将四个水平校正值各自90度角相交的位置相加求平均数,得到水平方向四个方向校正值X1,X2,X3,X4;对俯仰校正值的交叉重叠部分进行均衡处理包括步骤:将上、下四个俯仰校正值各自90度角相交的位置分别相加求平均数,得到上俯仰方向四个方向校正值Y1,Y2,Y3,Y4和下俯仰方向四个方向校正值Z1,Z2,Z3,Z4;对水平校正值与俯仰校正值的交叉重叠部分进行均衡处理包括步骤:将水平校正值俯仰面±30度以外的范围和上、下俯仰校正值相加求平均数,得到水平校正值和上、下俯仰校正值重合部分的均衡;
S5,利用步骤S4中得到的全空域方向校正值和对应的俯仰角构建规则表;
S6,基于步骤S5中规则表判断和上报当前辐射源测向时的俯仰角。
2.根据权利要求1所述的一种宽带射频系统俯仰面的精确测向方法,其特征在于,在步骤S1中,所述天线单元包括四个水平方向的天线实现水平面360度、俯仰面±30°的空域覆盖能力;在水平面四个天线的上下方分别增加四个俯仰天线,与水平面天线的夹角为60°,实现俯仰面±90°的空域覆盖;十二个天线体制对应十二路射频通道及数字处理通道。
3.根据权利要求2所述的一种宽带射频系统俯仰面的精确测向方法,其特征在于,在步骤S2中,在电磁屏蔽暗室测试得到十二个天线的方向图值;对十二个天线后端连接的十二路射频通道及数字处理通道进行通道校正,得到十二路通道校正值。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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