[发明专利]一种大基线四元阵宽带信号测向系统及方法

说明书

本发明公开了一种大基线四元阵宽带信号测向系统及方法，来对远场辐射源进行测向，包括测向处理前端和测向处理方法两部分。测向处理前端输出四路信号，信号相位参数受辐射源与测向处理前端相对位置、天线几何构型约束。发明重点阐述测向处理方法，首先在相位估计模块里，对测向处理前端中频信号进行相位解算，利用宽带信号引起的渐变基线波长比特点，由解缠绕和解模糊模块解求解相位差，最后结合天线几何构型，在测向模块估计辐射源方向位置。本发明采用固定尺寸大基线，仅四元阵天线即可完成对非合作目标辐射源的二维瞬时测向，在不降低系统测向精度的条件下，简化了测向系统工程实现复杂度，具有广阔的发展空间和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种大基线四元阵宽带信号测向系统及方法，特别适合于对测向系统构成复杂度要求较高的场合，可以用来对非合作目标辐射源进行测向，属于电子侦察领域。

背景技术

测向系统是电子侦察装备体系的重要组成部分，可以截获、分析、定位作战区域内的目标辐射源，在现代电子对抗中“扮演”了一个极其重要的角色。测向系统主要包括多站和单站两种模式，多站测向要求多站之间具有高精度时间同步和通信链路，系统实现复杂，成本较高；单站测向分为比幅测向和干涉仪测向两种形式，比幅测向的精度较低，难以测向精度要求较高的场合，《圆阵干涉仪测向研究》(王琦)介绍的干涉仪测向，需要一定规模天线阵列，形成差异化观测基线，从多个角度对辐射源信号进行侦收，完成测向，但高精度的测向要求的天线阵元规模较大，系统实现复杂。《基于旋转干涉仪的辐射源二维方向估计方法》(李杨)中介绍的干涉仪，虽然只需要两个天线进行就可进行测向，但其要求天线阵进行旋转，需要旋转机构，系统工程实现复杂，且不满足定位时效性要求高的应用场合。

发明内容

本发明的技术解决问题是：解决了传统干涉仪测向系统通道多、工程实现复杂的问题，仅需要四元阵天线组成大基线“十”字阵列即可空间二维测向，具备瞬时定位能力。

本发明的技术解决方案是：一种大基线四元阵宽带信号测向系统，如图1所示，包括：相位估计模块、解缠绕模块、解模糊模块和测向模块；

相位估计模块，采用四元阵天线侦收信号，利用互谱相位差提取算法进行相位估计，得到四元阵侦收信号x₁、x₂、x₃、x₄；对四元阵侦收的信号x₁、x₂、x₃、x₄进行快速傅里叶变换FFT，得到变换后的信号y₁、y₂、y₃、y₄，其中y_t＝FFT(x_t)，“FFT(.)”表示对元素“.”进行快速傅里叶变换，t＝1、2、3、4；对y₁和y₃、y₂和y₄进行互谱分析得z₁₃、z₂₄：

z₁₃＝y₁.*conj(y₃),

z₂₄＝y₂.*conj(y₄),

其中“A.*B”标识表示序列A和B各个元素对应相乘，“conj(.)”表示对元素“.”取共轭；按照信号带宽截取互谱序列z₁₃和z₂₄，得到G₁₃和G₂₄，提取互谱G₁₃和G₂₄相位序列差相位，得到相位差序列Φ₁₃和Φ₂₄

Φ₁₃(i)＝atan(real(G₁₃(i))/imag(G₁₃(i)))