[发明专利]单天线测向方法

说明书

技术领域

本发明涉及宽频信号的单站无源测向天线的设计，是通过接收目标发 射的信号或者目标反射的其他发射源的信号，判断目标位置的一种方法。

背景技术

天线接收目标发射的信号或者目标反射的其他发射源的信号，经接收 机处理后，将信号电平实时发送到CAN总线上，方位码盘将天线座架的方 位轴角实时发送到CAN总线上。单天线测向时，天线方位轴快速旋转一周， 伺服控制器快速采集方位地理角和信号电平。方位地理角由方位码盘实时 发送的方位轴角(单位：度)经过坐标转换得出，信号电平由接收机实时 解算并发送(单位：dB)。基本测向方法是伺服控制器采用简单的排序方法 处理采集的数据，得出信号电平最大时的方位地理角，即为测向中心。

目前采用的基本测向方法存在不足：

1)接收机场强由于受到干扰，存在噪声和野值，影响信号电平峰值的 判断；

2)在低频段天线方向图角度很宽，峰值处的梯度很小，影响最大峰值 的判断；

3)在高频天线方向图角度很窄，导致接收机只能采集2个点，无法判 断最大值的精确位置。

本发明的目的在于避免上述基本测向方法存在的不足而提供一种综合 处理测向方法。

本发明具有测向精度高和可靠性高等特点。

本发明首先对方位地理角和信号电平数据进行采集、存储；然后采用 角度扩展方法确定数据采集范围、半波束平移方法确定侧向中心所在的采 用区间、冒泡法确定测向粗中心；最后通过数据曲线拟合、求导得出测向 中心。其具体步骤如下：

①数据发送。

天线测向时，伺服控制器通过CAN总线实时采集天线方位轴快速旋转 380度范围内的采样点，并且每间隔5毫秒存储一次采样点的信息，其中， 存储的采样点的信息包括采样点的序号、方位地理角以及信号电平三个参 数，其中，方位轴角经坐标变换得到方位地理角。

接收机根据当前的测向频率实时调整信号电平发送的速率，当测向速率 大于12GHz时，信号电平的速率为800Hz；当测向频率小于12GHz时，信 号电平的速率为400Hz。用这种方法的优点是：在低频时由于波束宽度内采 样点较多，适当的降低更新速率，优先保证数据的准确性；在高频时由于波 束宽度内的采样点较少，适当的提高更新速率，优先保证数据的实时性。

②数据采集。

提出角度扩展方法，即采集天线方位轴旋转380°度范围内的采样点， 共计422个采样点。

由于测向频率范围是1.0GHz～18.0GHz，所以波束宽度范围是2.0°～ 35.0°。测向数据采集角度扩展了20°(最大半波束宽度)，使得无论测 向起点在哪个角度，都可以保证有一幅完整的扫描图形，便于数据分析和 处理。

③确定采样点区间。

根据测向频率的波束宽度确定采样点个数N，将N个连续采样点组成 的区间定义为采样点区间，前N个采样点组成第一个采样点区间，每次后 移个采样点再确定下一个采样点区间，以此类推。

④确定侧向中心所在的采样点区间。

对所有采样点区间内的信号电平求平均值，得出信号电平平均值最大 的采样点区间，测向中心就在该采样点区间内。

此方法既克服了噪声对数据的影响，又不丢失必要的数据。用此方法 得到的平均值准确性好、稳定性高。

⑤确定测向粗中心。

在上述信号电平平均值最大的采样点区间，利用冒泡法得出信号电平 最大的采样点，该采样点的方位地理角为A_max，即为测向粗中心。

⑥确定曲线拟合区间。

信号电平最大的采样点为中心，读取两倍波束宽度内的采样点，总计 2N+1个采样点，这些采样点组成待处理的采样点区间。

⑦确定拟合曲线函数。

利用最小二乘法处理上述待处理的采样点区间内的采样点，得出拟合 曲线函数y＝a₀+a₁x+a₂x²。

式中：x表示方位地理角，y表示信号电平，a₀、a₁、a₂表示拟合曲线 系数。