[发明专利]一种快速高精度测向方法

说明书

本发明公开了一种快速高精度测向方法，包括以下步骤：通过粗测向天线阵接收目标信号，获取目标粗方位角；根据精测向天线阵接收目标信号，构建阵列数据的协方差矩阵；对阵列数据的协方差矩阵进行特征分解，得到噪声子空间特征向量矩阵；采集天线阵列参数，并通过天线阵列参数构建导向矢量关系式；根据目标粗方位角、噪声子空间特征向量矩阵和导向矢量关系式进行二维谱峰搜索，获取目标方位角和俯仰角，完成高精度测向。本发明复杂度低，易于工程实现，解决了二维多重信号分类方法计算量大的问题，通过仿真验证，较传统二维多重信号分类方法，计算时间节省50％以上，提高了高精度测向的效率。

技术领域

本发明属于电子侦察领域，具体涉及一种快速高精度测向方法。

背景技术

信号的波达方向(DOA)估计是电子侦察领域一个非常重要的研究内容，其主要目的是通过提取空间中由天线阵列所接收信号的有关特征，来估计信号的波达方向。

现有的一系列测向方法，主要包括：比幅法、干涉仪、多重信号分类。比幅法测向技术是根据入射信号的幅度来测量入射角，该技术具有系统简单、体积小、重量轻、价格便宜的优点，但由于天线间距和极化等原因，测向偏差较大。常用的干涉仪测向方法包括相位干涉仪及相关干涉仪。干涉仪测向技术具有方法简单、速度快、技术成熟等优点，因此，被广泛应用于各种领域。但相位干涉仪测向方法存在相位模糊、受硬件通道不一致性影响较大等问题，性能不佳；相关干涉仪测向方法是利用实际接收信号的相位差信息与样本库的数据作相关处理进行测向，算法运算简单，但测向精度及角度分辨力较差，且与样本库的质量具有很大的关系。二维多重信号分类(2D-MUSIC)方法当前是DOA估计的主要研究方向，该方法可以大大改善在系统处理带宽内空间信号的角度估计精度及其它相关参数估计精度，因而在雷达、通信、声纳等众多领域有广阔的应用前景，但其运算复杂，实时性无法满足工程应用。一般采用L形阵列、面阵和平行阵列实现二维参数估计，这种方法应用于入射信号俯仰角和方位角测量。在实际工程应用中，往往要求在测向(包括方位角与俯仰角)精度较高的情况下，满足实时性需求，而该方法不能同时满足高精度与高实时性的需求。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种快速高精度测向方法解决了现有技术中时延高和精度低的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种快速高精度测向方法，包括以下步骤：

S1、通过粗测向天线阵接收目标信号，获取目标粗方位角；

S2、根据精测向天线阵接收目标信号，构建阵列数据的协方差矩阵；

S3、对阵列数据的协方差矩阵进行特征分解，得到噪声子空间特征向量矩阵；

S4、采集天线阵列参数，并通过天线阵列参数构建导向矢量关系式；

S5、根据目标粗方位角、噪声子空间特征向量矩阵和导向矢量关系式进行二维谱峰搜索，获取目标方位角和俯仰角，完成高精度测向。

进一步地，所述步骤S1包括以下分步骤：

S11、设定粗测向天线阵的参考天线接收电压为：

E₀＝A₀cosωt

其中，A₀表示目标信号振幅，ω表示目标信号角频率，t表示时间；

S12、以天线接收电压为E₀为基础，获取东南西北四个方向粗测向天线阵阵元的接收电压为：

其中，E_E、E_S、E_W和E_N分别表示东南西北四个方向粗测向天线阵阵元的接收电压，π表示圆周率，λ表示目标信号的波长，θ表示目标信号入射仰角，α表示目标信号入射方位角，d表示天线直径；