[发明专利]基于舵矢量模式匹配的宽带闪电VHF辐射源测向方法

说明书

本发明公开了一种基于舵矢量模式匹配的宽带闪电VHF辐射源测向方法，包括：步骤一、对辐射源测向阵列中多个测量单元进行编号并实时接收待测向辐射源辐射信号；步骤二、得到闭环延时向量以及第一舵矢量模式；步骤三、得到质量控制值；步骤四、对待测向辐射源所在的第一空间进行粗粒度遍历，得到第一舵矢量模式矩阵；步骤五、对第一舵矢量模式与第一舵矢量模式矩阵中的每个舵矢量模式进行匹配；步骤六、确定缩小的第二空间；步骤七、对第二空间进行细粒度遍历；步骤八、对第一舵矢量模式与第二舵矢量模式矩阵中的每个舵矢量模式进行匹配。本发明能够实现对辐射目标的高精度和高可靠性的闪电VHF辐射源二维定位，适用于弱辐射源的定位。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种基于舵矢量模式匹配的宽带闪电VHF辐射源测向方法。

背景技术

闪电甚高频(Very High Frequency，VHF)辐射源定测向技术，又称闪电VHF辐射源二维(方位角和俯仰角)定位，可对闪电放电通道的结构及其放电的时空演变过程进行成像分析，在闪电科学研究中发挥了重要作用。传统的闪电VHF辐射源测向技术沿用至今20多年间，从到达时间技术(Time of Arrival，TOA)、窄带干涉仪技术发展到了现在的宽带干涉仪技术。其中，宽带闪电VHF干涉仪技术以其较高时间分辨率、较高定位精度、孤立脉冲和连续辐射均适用的优势已成为广大研究人员研究闪电物理的重要工具。

目前，基于广义互相关(Generalized Cross-Correlation，GCC)算法的连续宽带闪电干涉仪技术在闪电VHF辐射源探测领域广为使用。而传统宽带闪电VHF干涉仪技术一般只能使用3个天线组成的三角形阵列(多为直角三角形)实施测向，因其接收信息量和测向算法的局限性，以及闪电辐射源在空间、时间上分布的复杂性，传统方法对于弱辐射源的定位能力有限，导致实际应用过程中产生误判，从而影响闪电定位的精度和可靠性。所以，对传统宽带VHF辐射源测向技术进行改进是闪电VHF辐射源探测领域发展的必然趋势，也是现阶段乃至未来闪电科学研究的必然要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于舵矢量模式匹配的宽带闪电VHF辐射源测向方法，该测向方法能够实现对辐射目标的高精度和高可靠性的闪电VHF辐射源二维(方位角和俯仰角)定位，适用于弱辐射源的定位。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种基于舵矢量模式匹配的宽带闪电VHF辐射源测向方法，所述宽带闪电VHF辐射源测向方法包括如下步骤：

步骤一、对辐射源测向阵列中多个测量单元进行编号并实时接收待测向辐射源辐射信号；

步骤二、取出参与测向的数据段，对编号相邻两个测量单元接收到的待测向辐射源辐射信号进行互相关延时估计，得到所述辐射源测向阵列接收待测向辐射源辐射信号的闭环延时向量以及待测向辐射源辐射信号到达所述辐射源测向阵列的第一舵矢量模式；

步骤三、根据所述辐射源测向阵列接收待测向辐射源辐射信号的闭环延时向量，得到质量控制值；并判断所述质量控制值是否满足阈值，如是，则进入步骤四；如否，返回步骤二；

步骤四、对待测向辐射源所在的第一空间进行粗粒度遍历，得到第一空间内任意入射方向的信号相对于所述辐射源测向阵列的第一舵矢量模式矩阵；

步骤五、对所述第一舵矢量模式与所述第一舵矢量模式矩阵中的每个舵矢量模式进行匹配，得到粗粒度测向结果；

步骤六、根据粗粒度测向结果和预先设定的细粒度，确定缩小的第二空间；

步骤七、对所述第二空间进行细粒度遍历，得到第二空间内任意入射方向的信号相对于所述辐射源测向阵列的第二舵矢量模式矩阵；

步骤八、对所述第一舵矢量模式与所述第二舵矢量模式矩阵中的每个舵矢量模式进行匹配，从而得到待测向辐射源的方位。