[发明专利]一种二维平面圆环阵列的测向方法

说明书

技术领域

本发明属于阵列测向技术领域，尤其涉及一种可提高二维平面圆环阵列估计精度的测向方法。

背景技术

基于相位差测量和到达时间差测量方法的阵列测向技术广泛应用于雷达、通信，麦克风阵列等电子系统中。平面阵列中的圆环阵由于具有良好的对称性，广泛应用于目标二维角度的阵列测向中。最简单的圆环阵有等距三角阵、矩形阵等。虽然随着阵元数量的增加，阵列测向性能也会得到一定的提升，但是由于受阵列测向模型以及测量参数误差的影响，对于二维角度估计，当目标来波方向接近阵面法线方向时，目标的方位角估计误差较大，而当来波方向接近于阵面方向时，目标的俯仰角估计误差较大。因此，如何提高目标来波方向接近阵面法线方向和平行于阵面方向时的角度估计性能成为测向技术研究的重点和难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以提高目标的测向精度的二维平面圆环阵列的测向方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种二维平面圆环阵列的测向方法，阵列接收辐射源目标发出的入射波，所述阵列包括N个阵元，包括以下步骤：

步骤1、计算阵列中每个阵元的方位角，得到阵列的方位角序列θ_array＝[θ₁ … θ_i… θ_N]，其中，θ_i为第i个阵元的方位角，i＝1,…,N；

步骤2、获取辐射源目标距离阵列中各阵元与参考阵元的距离差矢量；

以第1个阵元作为参考阵元，辐射源目标距离阵列中各阵元与参考阵元的距离差矢量r₁＝[Δr_1,1 … Δr_i,1 … Δr_N,1]，其中Δr_i,1为辐射源目标到第i个阵元和参考阵元的距离差；

步骤3、依次选择每个阵元作为临时参考阵元，分别对辐射源目标进行方位角和俯仰角预估计：

步骤3-1、选择第i个阵元为临时参考阵元，构造阵列位置差矩阵P_i：

步骤3-2、根据步骤2得到的辐射源目标距离阵列中各阵元与参考阵元的距离差矢量，计算该临时参考阵元的距离差矢量r_i：

r_i＝[Δr_1,1 … Δr_i-1,1 Δr_i+1,1 … Δr_N,1]^T-Δr_i,1；

步骤3-3、根据临时参考阵元的距离差矢量r_i和阵列位置差矩阵P_i计算中间估计参量

步骤3-4、计算以第i个阵元作为临时参考阵元时的目标的方位角预估值和俯仰角预估值

其中，μ_i,1、μ_i,2根据得出；

步骤3-5、判断i是否等于N，若否，则令i＝i+1，重复步骤3-1至步骤3-4，针对每一个阵元进行角度预估计，从而得到所有阵元作为临时参考阵元时对应的角度预估计值集合：

步骤4、对目标方位角进行精确估计，得到方位角精确估计值

步骤4-1、计算方位角预估值和方位角序列θ_array对应阵元的方位角度差：

步骤4-2、对步骤4-1得到的各阵元对应的方位角度差的绝对值进行排序，取角度差绝对值最小值所对应的阵元作为临时参考阵元时目标的方位角预估值作为第一方位角度值

步骤4-3、将第一方位角度值旋转180度，得到

当位于第一象限或第二象限时，

当位于第三象限或第四象限时，

步骤4-4、对进行排序，取前述角度差绝对值最小值所对应的阵元为临时参考阵元时目标的方位角预估值作为第二方位角估计值

步骤4-5、将和的平均值作为目标方位角的精确估计值

步骤5、对目标俯仰角进行精确估计，得到俯仰角精确估计值

步骤5-1、计算与步骤4得到的目标方位角的精确估计值相差90度的第一参考角度值和第二参考角度值

如果位于第一象限，则

如果位于第二象限，则

如果位于第三象限，则

如果位于第四象限，则