[发明专利]一种构建四阵元立体阵列的方法和装置有效
申请号: | 201710487509.7 | 申请日: | 2017-06-23 |
公开(公告)号: | CN107144813B | 公开(公告)日: | 2020-02-07 |
发明(设计)人: | 尤明懿;陆安南;邱焱 | 申请(专利权)人: | 中国电子科技集团公司第三十六研究所 |
主分类号: | G01S3/48 | 分类号: | G01S3/48 |
代理公司: | 11323 北京市隆安律师事务所 | 代理人: | 权鲜枝;吴昊 |
地址: | 314033 *** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 构建 四阵元 立体 阵列 方法 装置 | ||
本发明公开了一种构建四阵元立体阵列的方法和系统。该包括:将传统三阵元平面阵所在的三维直角坐标系任意旋转一角度,添加一个非共面的第四阵元,构建初步的四阵元立体阵列;同步计算其他三个阵元相对于第一阵元的相位差;根据计算得到的其他三个阵元相对于第一阵元的相位差构建测向模型;利用测向模型计算待测波方向的估计值与实际值之间的测向误差;选取若干不同旋转角度的第四阵元,根据测向误差分别计算待测波方向在期望俯仰角区域的测向精度,将计算得到的最高测向精度对应的旋转角度确定为最佳旋转角度,并根据最佳旋转角度构建最终的四阵元立体阵列。使用本发明构建的四阵元立体阵列能够提升在较小俯仰角区域的测向精度。
技术领域
本发明涉及阵列天线测向技术领域,具体涉及一种构建四阵元立体阵列的方法和装置。
背景技术
阵列天线测向系统是一种重要的被动式测向装备,相对于主动工作的雷达系统,除了具有抗截获、抗干扰等优点外,还具有测向精度高、体积重量小、成本低等优点,近年来受到重视,并已多次应用于星载装备。当前常用的测向阵列天线多为平面阵,即多个阵元处于同一平面。在应用过程中,此类平面阵在阵面法向区域(通常为卫星星下点位置)往往可以得到比较理想的测向精度,但在偏离阵面法向方位较远的区域(通常为较小俯仰角区域)测向精度显著下降。然而,在一些特定场景中,除希望阵面法向位置具有较高测向精度外,在偏离法向方位较远的区域仍希望具有较高的测向精度以满足应用需求。
在辐射源波达方向确定的情况下,为了满足在较小俯仰角区域测向精度的需求,通常的做法有阵面偏置、加大阵元尺寸、加大基线长度等。其中,阵面偏置就是通过将阵面的安装平面旋转一定角度以满足应用需求,但这种做法是以牺牲原阵面法向区域测向精度为代价的。加大阵元的本质是通过提升接收信号的信噪比,改善相位差测向精度以提升各区域的测向精度,但对于一些低频段的测向阵存在阵元尺寸原本就较大的问题,进一步加大阵元尺寸将会给阵元的安装、布局带来更大的压力。加大基线长度也将有助于各区域测向精度的提升,但无疑会带来测向模糊的问题。
另外,目前分时测量相位差的方法虽然能够节约系统的计算资源,但是无法实时测向导致测向精度并不高。
发明内容
本发明提供了一种构建四阵元立体阵列的方法和装置,以解决在辐射源波达方向确定的情况下,现有的阵列天线测向系统中较小俯仰角区域的测向精度低以及分时测量相位差无法实时测向导致测向精度并不高问题。
根据本发明的一个方面,提供了一种构建四阵元立体阵列的方法,该方法包括:将传统三阵元平面阵所在的三维直角坐标系任意旋转一角度,添加一个非共面的第四阵元,构建初步的四阵元立体阵列,其中,第一阵元为所述三维直角坐标系的原点;
基于所述初步的四阵元立体阵列同步计算其他三个阵元相对于所述第一阵元的相位差;
根据计算得到的所述其他三个阵元相对于所述第一阵元的相位差构建测向模型;
利用所述测向模型计算待测波方向的估计值与实际值之间的测向误差;
选取若干不同旋转角度的第四阵元,根据所述测向误差分别计算待测波方向在期望俯仰角区域的测向精度,将计算得到的最高测向精度对应的旋转角度确定为最佳旋转角度,并根据所述最佳旋转角度构建最终的四阵元立体阵列。
根据本发明的另一个方面,提供了一种构建四阵元立体阵列的装置,所述装置包括:
立体阵列初步构建单元,用于将传统三阵元平面阵任意旋转一角度,添加一个非共面的第四阵元,构建初步的四阵元立体阵列,其中,第一阵元为所述三维直角坐标系的原点;
相位差计算单元,用于基于所述初步的四阵元立体阵列同步计算其他三个阵元相对于所述第一阵元的相位差;
测向模型构建单元,用于根据计算得到的所述其他三个阵元相对于所述第一阵元的相位差构建测向模型;
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