CN114487993A - 一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法及系统 - Google Patents

一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法及系统，方法包括以下步骤：接收被测信号，获取预先配置的测向阵元组合中各阵元的幅度信息向量，并根据幅度信息向量计算测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度，还根据幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息；根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元，若存在遮挡阵元，根据遮挡阵元对应的遮挡角度范围从相位差样本库中选取对应的第一相位差矢量，计算相位差信息与第一相位差矢量相关系数，相关系数的最大值对应的角度为被测信号的入射角。本发明能够准确判断均匀圆阵中各阵元相对于所接收的信号的遮挡情况，消除测向误差并且减小计算量。

Description

一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法及系统
技术领域
本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法及系统。
背景技术
无线电通信在通信领域中占据越来越重要的地位，随着无线电通信在军事和民用上的日益普及和广泛应用，为了更好地利用频谱资源，在电子监测中测量电磁波的来波方向通常是需要的，即无线电测向。利用阵元接收到的信号中包含的相位信息测量来波信号的入射角的结构一般称为干涉仪测向系统。
干涉仪测向法是通过提取测向阵列中不同天线单元所接收到的待测信号的相位信息从而得到待测信号方位信息的测向方法。该方法又可细分为相位干涉仪测向法和相关干涉仪测向法，每种方法各有优缺点。
相位干涉仪不需要建立样本库，但是当基线长度大于来波信号的半个波长时会产生相位模糊，无法避免繁琐的解模糊过程。
相关干涉仪测向技术由相位干涉仪测向发展而来，采用相关干涉仪进行测向时，需要事先建立不同频率、不同入射方向下对应的相位差样本库。样本库是相关干涉仪测向系统的关键，只有样本库准确才能保证测向性能。样本库数据一般由实际系统在标准场地实测获得，正是由于建立样本库时将天线间的互耦、接收通道的非理想性等因素都考虑在内，才使得相关干涉仪测向系统具有较高的测向精度。
实际测向系统中常用的天线阵列为包含有多个阵元的均匀圆阵，各阵元沿圆形周向均匀布置，相邻阵元之间的中心角相同，来波方向以某一角度范围入射时，中心阵元和结构件的影响会导致个别阵元存在接收信号弱、相位差估计偏差大的问题，如图1所示，对于某五元均匀圆阵，当信号入射角为0°时，阵元2、阵元5与阵元1合成信号的幅度较大，而阵元3、阵元4与阵元1合成信号的幅度较小，导致阵元3和阵元4成为遮挡阵源，基于阵元3和阵元4的相位差估计偏差较大，如果直接用此时阵元3和阵元4的的相位信息，会严重影响后续的测向精度。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法及系统，能够准确判断均匀圆阵中各阵元相对于所接收的信号的遮挡情况，消除测向误差并且减小计算量。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法，包括以下步骤：
接收被测信号，获取预先配置的测向阵元组合中各阵元的幅度信息向量，并根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度，还根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息；
根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元，若存在遮挡阵元，根据所述遮挡阵元对应的遮挡角度范围从相位差样本库中选取对应的第一相位差矢量，计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述被测信号的入射角。
进一步的，接收被测信号之前还包括预先配置测向阵元组合的步骤，具体包括：选取均匀圆阵上目标数量的相邻阵元作为测向阵元组合，将所述测向阵元组合中预设位置的阵元作为参考阵元。
进一步的，所述均匀圆阵为五元均匀圆阵，所述测向阵元组合包括四个相邻阵元，所述参考阵元为所述测向阵元组合中逆时针方向第二个阵元。
进一步的，根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度的具体步骤包括：用所述幅度信息向量中目标阵元的幅度信息除以参考阵元的幅度信息，对目标阵元的幅度信息除以参考阵元的幅度信息的商求对数，得到目标阵元与参考阵元的相对幅度。
进一步的，根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息的具体步骤包括：
将所述幅度信息向量中目标阵元的幅度信息分别经过预设的移相器之后，与参考阵元的幅度信息相加，得到每个移相器对应的和信号；
分别计算每个移相器对应的和信号的幅度平方，对所述幅度平方求反正切函数，得到目标阵元与参考阵元的相位差，表达式为：
Figure 104954DEST_PATH_IMAGE001
上式中，i参考阵元的编号，j为目标阵元的编号，
Figure 373124DEST_PATH_IMAGE002
为第一移相器对应的和信号的幅度平方，
Figure 443979DEST_PATH_IMAGE003
为第二移相器对应的和信号的幅度平方，
Figure 404982DEST_PATH_IMAGE004
为第三移相器对应的和信号的幅度平方，
Figure 443345DEST_PATH_IMAGE005
为第四移相器对应的和信号的幅度平方，所述第一移相器移相0°，所述第二移相器移相90°，所述第三移相器移相180°，所述第四移相器移相270°。
进一步的，根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元的具体步骤包括：
若当前相对幅度的值在预设区间中，当前相对幅度对应的参考阵元与目标阵元均不是遮挡阵元；
若当前相对幅度的值小于预设区间的下限值，当前相对幅度对应的目标阵元是遮挡阵元；
若当前相对幅度的值大于预设区间的上限值，当前相对幅度对应的参考阵元是遮挡阵元。
进一步的，所述均匀圆阵为五元均匀圆阵，阵元1对应的方位角为0°，阵元1对应的遮挡角度范围θ1=[130°，230°]，阵元2对应的遮挡角度范围θ2=[202°，302°]，阵元3对应的遮挡角度范围θ3=[274°，360°]∪[0°，14°]，阵元4对应的遮挡角度范围θ4=[346°，360°]∪[0°，86°]，阵元5对应的遮挡角度范围θ5=[58°，158°]。
进一步的，判断是否存在遮挡阵元之后还包括：若不存在遮挡阵元，根据预设的角度范围从相位差样本库中选取对应的第二相位差矢量，计算所述相位差信息与第二相位差矢量的相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述被测信号的入射角。
进一步的，计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数以及计算所述相位差信息与第二相位差矢量的相关系数的表达式如下：
Figure 498895DEST_PATH_IMAGE006
上式中，N为所述相位差信息中的相位差个数，
Figure 142366DEST_PATH_IMAGE007
为所述相位差信息中的第i个相位差，
Figure 274270DEST_PATH_IMAGE008
为
Figure 3191DEST_PATH_IMAGE009
的第i个值，
Figure 878743DEST_PATH_IMAGE009
为第一相位差矢量或第二相位差矢量，j为相位差样本库中第一相位差矢量或第二相位差矢量的方向的序号。
本发明还提出一种均匀圆阵相关干涉仪测向系统，包括：
预处理单元，用于接收被测信号，获取预先配置的测向阵元组合中各阵元的幅度信息向量，并根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度，还根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息；
角度计算单元，用于根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元，若存在遮挡阵元，根据所述遮挡阵元对应的遮挡角度范围从相位差样本库中选取对应的第一相位差矢量，计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述被测信号的入射角。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明根据测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度的值与预设区间的大小关系，准确判断出测向阵元组合中是否存在遮挡阵元，在存在遮挡阵元的情况下，利用遮挡阵元对于的遮挡角度范围，在相位差样本库中选取对应的第一相位差矢量，同目标阵元与参考阵元的相位差信息进行相关系数计算，一方面最大限度的消除由于遮挡引起的相位差估计偏差大的影响，另一方面，遮挡角度范围明显减少了参与相关系数计算所需的第一相位差矢量的数量，因此大大减小了相关系数计算的计算量。
附图说明
图1为均匀圆阵的遮挡阵元示意图。
图2为均匀圆阵接收信号的示意图。
图3为遮挡阵元、未遮挡阵元与参考阵元相位差的实际和理论误差示意图。
图4为本发明实施例一的流程示意图。
图5为本发明实施例一中各阵元遮挡角度范围示意图。
图6为本发明实施例一中计算相位差的原理示意图。
图7为本发明实施例一中各相对幅度示意图。
图8为本发明实施例一中遮挡阵元判断结果示意图。
图9为本发明实施例一的方法与传统方法测向结果的对比图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例一
某一实际的五元均匀圆阵如图2所示，图中以x轴正向为0°，圆形半径r为0.21米，以阵元2为参考阵列，当来波方向入射角为180°时，由于中心结构件的影响，阵元1受遮挡影响较大，阵元2和阵元3受遮挡影响较小，可分别推导出阵元1和阵元2相位差
Figure 658612DEST_PATH_IMAGE010
的理论相差以及阵元3和阵元2相位差
Figure 226996DEST_PATH_IMAGE011
的理论相差如下：
Figure 708793DEST_PATH_IMAGE012
（1）
上式中，r为圆阵半径，
Figure 643163DEST_PATH_IMAGE013
为来波方位角，
Figure 526806DEST_PATH_IMAGE014
为来波的波长，其中
Figure 266091DEST_PATH_IMAGE015
，c为光速，f为频率。
对来波方向为180°，来波频率范围为800MHz~2000MHz，频率步进10MHz，阵元1和阵元2相位差
Figure 704026DEST_PATH_IMAGE010
，阵元3和阵元2相位差
Figure 406534DEST_PATH_IMAGE011
的理论相差与实测相差对比如图3所示，其中，a为阵元1（有遮挡）与阵元2相位差的实际和理论误差示意图；b为阵元3（无遮挡）与阵元2相位差的实际和理论误差示意图。可以明显看出，阵元1因为受遮挡影响较大导致相位差估计偏差较大，这对后续的测向是很不利的；阵元2和阵元3受遮挡影响相对较小，相位差估计与理论值大体吻合。
为了解决遮挡阵元的问题，本实施例提出了一种方案构思：首先基于各个阵元接收的信号幅度判断受遮挡影响最大的阵元，这样即可以在360度的方位范围内θ=[0°，360°]确定来波方向的范围
Figure 879104DEST_PATH_IMAGE016
，然后根据测量得到的相位差矢量
Figure 789291DEST_PATH_IMAGE017
与相位差样本库中存储的该信号频率下且方位角在
Figure 714521DEST_PATH_IMAGE018
的范围内的相位差矢量进行相关系数计算，最大相关系数对应的角度即为被测信号的入射角。这样利用信号的幅度信息，一方面既能消除由于遮挡导致相位差估计偏差较大带来的测向精度影响，另一方面由于遮挡阵元确定的来波波长范围相对于全方位360°范围缩小了，相关系数的求取可以在一个很小的范围内进行，达到减少计算量的目的。
基于上述构思，本实施例提出一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法，应用于五元均匀圆阵中，如图4所示，包括以下步骤：
接收被测信号，获取预先配置的测向阵元组合中各阵元的幅度信息向量，并根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度，还根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息；
根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元，若存在遮挡阵元，根据所述遮挡阵元对应的遮挡角度范围从相位差样本库中选取对应的第一相位差矢量，计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述被测信号的入射角；若不存在遮挡阵元，根据预设的角度范围从相位差样本库中选取对应的第二相位差矢量，计算所述相位差信息与第二相位差矢量的相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述被测信号的入射角。
本实施例中，接收被测信号之前还包括预先配置测向阵元组合的步骤，具体包括：选取均匀圆阵上目标数量的相邻阵元作为测向阵元组合，将所述测向阵元组合中预设位置的阵元作为参考阵元。如图5所示，本实施例采用5个阵元中的4个阵元进行相关干涉仪测向，其中，a为实测得到的每个阵元的遮挡角度范围，b为每个阵元遮挡角度范围的示意图，测向组合采用4个阵元是一种最优选取，一方面4个阵元基本可以覆盖全方位360度遮挡的判断，可以达到采取5个阵元近似的测向效果，又减小了计算量；另一方面采取3个或者2个阵元，不能达到全方位360度遮挡的判断，也会因为阵元的减少，相关系数的计算结果会存在误大值，影响测向精度。所述参考阵元为所述测向阵元组合中逆时针方向第二个阵元，参考阵元可以随意选取，对测向结果无影响。因此一共对应的是五种测向阵元组合，分别是：
组合一：1、2、3、4阵元，参考阵元为阵元2；
组合二：2、3、4、5阵元，参考阵元为阵元3；
组合三：3、4、5、1阵元，参考阵元为阵元4；
组合四：4、5、1、2阵元，参考阵元为阵元5；
组合五：5、1、2、3阵元，参考阵元为阵元1；
如图5（a）所示，设阵元1对应的方位角为0°，阵元1对应的遮挡角度范围θ1=[130°，230°]，阵元2对应的遮挡角度范围θ2=[202°，302°]，阵元3对应的遮挡角度范围θ3=[274°，360°]∪[0°，14°]，阵元4对应的遮挡角度范围θ4=[346°，360°]∪[0°，86°]，阵元5对应的遮挡角度范围θ5=[58°，158°]，所述预设的角度范围为θ=（0°，360°）。
以五种测向阵元组合中的组合一为例，对本实施例的方法进行说明，如图4所示，由阵元1、2、3、4接收的四路信号，分别得到各阵元信号的幅度信息向量为
Figure 735567DEST_PATH_IMAGE019
，其中，
Figure 577490DEST_PATH_IMAGE020
为目标阵元即阵元1、3、4的幅度信息，
Figure 861841DEST_PATH_IMAGE021
为参考阵元即阵元2的幅度信息。
如图6所示，本实施例中，计算目标阵元与参考阵元的相位差信息时，首先对各目标阵元的幅度信息进行移相位，再与参考阵元的信号进行合成，合成后的信号送入接收机经过采样、放大、下变频等处理，得到参考阵元和其他目标阵元的相位差，以获取参考阵元即阵元2相对目标阵元中阵元1的相位差为例，相位差推导过程如下：
阵元1的接收信号分别与经过4个移相器后的阵元2的接收信号相加，设阵元1的信号分别经第一移相器移相0°，第二移相器移相90°，第三移相器移相180°，第四移相器移相270°，与阵元2的信号相加，得到的和信号为：
Figure 71105DEST_PATH_IMAGE022
（2）
上式中，k=1,2,3,4，代表4次移相；
Figure 99104DEST_PATH_IMAGE023
表示信号的角频率；
Figure 811845DEST_PATH_IMAGE024
表示第k次移相合成信号的起始时刻计时；
Figure 1518DEST_PATH_IMAGE025
表示阵元1接收信号第k次移相的相位；A为阵元1接收的信号幅度；B为阵元2接收的信号幅度；
Figure 448811DEST_PATH_IMAGE026
为阵元1与阵元2的相位差；
对4个和信号进行变频、滤波、放大、检波等处理，得到和信号的幅度平方
Figure 14922DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 847748DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 208323DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 392179DEST_PATH_IMAGE005
，表达式为：
Figure 761981DEST_PATH_IMAGE028
（3）
上式中，A为阵元1接收的信号幅度；B为阵元2接收的信号幅度；
Figure 183735DEST_PATH_IMAGE026
为阵元1与阵元2的相位差；
根据式（4）得到阵元1与阵元2的相位差
Figure 980790DEST_PATH_IMAGE026
的表达式为：
Figure 635631DEST_PATH_IMAGE029
（4）
上式中，
Figure 809123DEST_PATH_IMAGE030
为第一移相器对应的和信号的幅度平方，
Figure 616542DEST_PATH_IMAGE031
为第二移相器对应的和信号的幅度平方，
Figure 584498DEST_PATH_IMAGE032
为第三移相器对应的和信号的幅度平方，
Figure 211788DEST_PATH_IMAGE033
为第四移相器对应的和信号的幅度平方，按照类似的方式，即可求得参考阵元即阵元2相对目标阵元中阵元1、3、4的相位差，将这些相位差以矢量表示，即得到了目标阵元与参考阵元的相位差信息。
因此，本实施例中，根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息的具体步骤包括：
将所述幅度信息向量中目标阵元的幅度信息分别经过预设的移相器之后，与参考阵元的幅度信息相加，得到每个移相器对应的和信号
Figure 470863DEST_PATH_IMAGE034
，具体计算过程如式（2）所示；
分别计算每个移相器对应的和信号的幅度平方
Figure 336050DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure 6066DEST_PATH_IMAGE031
，
Figure 589494DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 635948DEST_PATH_IMAGE033
，表达式如式（3）所示，对所述幅度平方求反正切函数，得到目标阵元与参考阵元的相位差，表达式为：
Figure 621221DEST_PATH_IMAGE035
（5）
上式中，i参考阵元的编号，j为目标阵元的编号，
Figure 711406DEST_PATH_IMAGE030
为第一移相器对应的和信号的幅度平方，
Figure 782130DEST_PATH_IMAGE031
为第二移相器对应的和信号的幅度平方，
Figure 632274DEST_PATH_IMAGE032
为第三移相器对应的和信号的幅度平方，
Figure 472054DEST_PATH_IMAGE033
为第四移相器对应的和信号的幅度平方，所述第一移相器移相0°，所述第二移相器移相90°，所述第三移相器移相180°，所述第四移相器移相270°。
同时，基于各阵元信号的幅度信息向量，本实施例中求取相对幅度的具体步骤包括：用所述幅度信息向量中目标阵元的幅度信息除以参考阵元的幅度信息，对目标阵元的幅度信息除以参考阵元的幅度信息的商求对数，得到目标阵元与参考阵元的相对幅度，表达式如下：
Figure 749452DEST_PATH_IMAGE036
（6）
上式中，
Figure 41893DEST_PATH_IMAGE037
、
Figure 180882DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure 875168DEST_PATH_IMAGE039
分别为阵元1、3、4与阵元2的相对幅度。
在方位角范围为0°~360°，角度步进2°，频率范围为800~2000MHz，频率步进为10MHz条件下采集数据的相对幅度示意图如图7所示，其中a表示阵元1与阵元2的相对幅度
Figure 323467DEST_PATH_IMAGE037
与频率以及方位角的关系，b表示阵元3与阵元2的相对幅度
Figure 368783DEST_PATH_IMAGE038
与频率以及方位角的关系，c表示阵元4与阵元2的相对幅度
Figure 295151DEST_PATH_IMAGE039
与频率以及方位角的关系，通过图7我们可以总结出，判断是否存在遮挡阵元的门限为10dB，即当相对幅度小于-10dB时，则
Figure 843944DEST_PATH_IMAGE040
、
Figure 972132DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 239165DEST_PATH_IMAGE042
对应的阵元1、3、4为遮挡阵元，当相对幅度大于10dB时，则参考阵元即阵元2为遮挡阵元。如图8所示，图中0表示无遮挡通道，1、2、3、4分别表示对应阵元，可以看出根据图7总结得到的结论基本符合实际遮挡情况。
因此，本实施例中，预设区间为-10dB至10dB，根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元的具体步骤包括：
若当前相对幅度的值在预设区间-10dB至10dB中，当前相对幅度对应的参考阵元与目标阵元均不是遮挡阵元；
若当前相对幅度的值小于预设区间的下限值-10dB，当前相对幅度对应的目标阵元是遮挡阵元；
若当前相对幅度的值大于预设区间的上限值10dB，当前相对幅度对应的参考阵元是遮挡阵元。
本实施例中，计算相关系数时，将前文中得到的目标阵元与参考阵元的相位差信息，与相位差样本库中存储的被测信号频率下的目标角度区间的入射方向的相位差矢量进行相关系数计算，存在遮挡阵元的情况下，目标角度区间即遮挡阵元对应的遮挡角度范围，遮挡角度范围的入射方向的相位差矢量为第一相位差矢量，不存在遮挡阵元的情况下，目标角度区间即(0°,360°)的全方位360°范围，全方位360°范围的入射方向的相位差矢量为第二相位差矢量，设样本库中对应被测信号的频率，且对应信号方向j的第一相位差矢量或第二相位差矢量为
Figure 969223DEST_PATH_IMAGE043
，采用余弦法计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数以及计算所述相位差信息与第二相位差矢量的相关系数的表达式如下：
Figure 372523DEST_PATH_IMAGE044
（7）
上式中，N为所述相位差信息中的相位差个数，
Figure 428204DEST_PATH_IMAGE007
为所述相位差信息中的第i个相位差，
Figure 182533DEST_PATH_IMAGE008
为
Figure 201436DEST_PATH_IMAGE009
的第i个值，
Figure 724821DEST_PATH_IMAGE009
为第一相位差矢量或第二相位差矢量，j为相位差样本库中第一相位差矢量或第二相位差矢量的方向的序号。
如图9所示，在方位角范围为0°~360°，角度步进2°，频率范围为800~2000MHz，频率步进为10MHz，进行测向，其中a为传统方法（无遮挡阵元判断）的干涉仪测向结果与频率和方位角的关系，b为本实施例的方法（有遮挡阵元判断）的干涉仪测向结果与频率和方位角的关系。将本实施例的方法与传统方法进行对比可知，传统的干涉仪测向结果在360°范围在较多的角度、频点上，测角误差较大，测角不准确；而加了遮挡阵元判断的本方法干涉仪测向，只在个别角度、频点上存在测角不准确的情况，测角结果有明显改善。
综上分析，本实施例的方法的测角结果明显优于传统的相关干涉仪测向。相对传统干涉仪，本方法基于信号的幅度信息巧妙地利用了阵元存在遮挡的情况，消除了阵元因为遮挡带来的相位差估计偏差大的影响，同时因为缩小了相关系数计算的角度范围，减少了计算量。
实施例二
本实施例基于实施例一提出一种均匀圆阵相关干涉仪测向系统，包括：
预处理单元，用于接收被测信号，获取预先配置的测向阵元组合中各阵元的幅度信息向量，并根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度，还根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息；
角度计算单元，用于根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元，若存在遮挡阵元，根据所述遮挡阵元对应的遮挡角度范围从相位差样本库中选取对应的第一相位差矢量，计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述被测信号的入射角。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收被测信号，获取预先配置的测向阵元组合中各阵元的幅度信息向量，并根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度，还根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息；
根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元，若存在遮挡阵元，根据所述遮挡阵元对应的遮挡角度范围从相位差样本库中选取对应的第一相位差矢量，计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述被测信号的入射角。
2.根据权利要求1所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，接收被测信号之前还包括预先配置测向阵元组合的步骤，具体包括：选取均匀圆阵上目标数量的相邻阵元作为测向阵元组合，将所述测向阵元组合中预设位置的阵元作为参考阵元。
3.根据权利要求2所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，所述均匀圆阵为五元均匀圆阵，所述测向阵元组合包括四个相邻阵元，所述参考阵元为所述测向阵元组合中逆时针方向第二个阵元。
4.根据权利要求1所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度的具体步骤包括：用所述幅度信息向量中目标阵元的幅度信息除以参考阵元的幅度信息，对目标阵元的幅度信息除以参考阵元的幅度信息的商求对数，得到目标阵元与参考阵元的相对幅度。
5.根据权利要求1所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息的具体步骤包括：
将所述幅度信息向量中目标阵元的幅度信息分别经过预设的移相器之后，与参考阵元的幅度信息相加，得到每个移相器对应的和信号；
分别计算每个移相器对应的和信号的幅度平方，对所述幅度平方求反正切函数，得到目标阵元与参考阵元的相位差，表达式为：
Figure 836147DEST_PATH_IMAGE001
上式中，i参考阵元的编号，j为目标阵元的编号，
Figure 753288DEST_PATH_IMAGE002
为第一移相器对应的和信号的幅度平方，
Figure 64184DEST_PATH_IMAGE003
为第二移相器对应的和信号的幅度平方，
Figure 6863DEST_PATH_IMAGE004
为第三移相器对应的和信号的幅度平方，
Figure 821235DEST_PATH_IMAGE005
为第四移相器对应的和信号的幅度平方，所述第一移相器移相0°，所述第二移相器移相90°，所述第三移相器移相180°，所述第四移相器移相270°。
6.根据权利要求1所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元的具体步骤包括：
若当前相对幅度的值在预设区间中，当前相对幅度对应的参考阵元与目标阵元均不是遮挡阵元；
若当前相对幅度的值小于预设区间的下限值，当前相对幅度对应的目标阵元是遮挡阵元；
若当前相对幅度的值大于预设区间的上限值，当前相对幅度对应的参考阵元是遮挡阵元。
7.根据权利要求2所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，所述均匀圆阵为五元均匀圆阵，阵元1对应的方位角为0°，阵元1对应的遮挡角度范围θ1=[130°，230°]，阵元2对应的遮挡角度范围θ2=[202°，302°]，阵元3对应的遮挡角度范围θ3=[274°，360°]∪[0°，14°]，阵元4对应的遮挡角度范围θ4=[346°，360°]∪[0°，86°]，阵元5对应的遮挡角度范围θ5=[58°，158°]。
8.根据权利要求1所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，判断是否存在遮挡阵元之后还包括：若不存在遮挡阵元，根据预设的角度范围从相位差样本库中选取对应的第二相位差矢量，计算所述相位差信息与第二相位差矢量的相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述被测信号的入射角。
9.根据权利要求8所述的均匀圆阵相关干涉仪测向方法，其特征在于，计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数以及计算所述相位差信息与第二相位差矢量的相关系数的表达式如下：
Figure 174856DEST_PATH_IMAGE006
上式中，N为所述相位差信息中的相位差个数，
Figure 441889DEST_PATH_IMAGE007
为所述相位差信息中的第i个相位差，
Figure 437527DEST_PATH_IMAGE008
为
Figure 106406DEST_PATH_IMAGE009
的第i个值，
Figure 630928DEST_PATH_IMAGE009
为第一相位差矢量或第二相位差矢量，j为相位差样本库中第一相位差矢量或第二相位差矢量的方向的序号。
10.一种均匀圆阵相关干涉仪测向系统，其特征在于，包括：
预处理单元，用于接收被测信号，获取预先配置的测向阵元组合中各阵元的幅度信息向量，并根据所述幅度信息向量计算所述测向阵元组合中参考阵元之外的目标阵元与参考阵元的相对幅度，还根据所述幅度信息向量计算目标阵元与参考阵元的相位差信息；
角度计算单元，用于根据各相对幅度的值与预设区间的大小关系，判断是否存在遮挡阵元，若存在遮挡阵元，根据所述遮挡阵元对应的遮挡角度范围从相位差样本库中选取对应的第一相位差矢量，计算所述相位差信息与第一相位差矢量相关系数，所述相关系数的最大值对应的角度为所述被测信号的入射角。
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