[发明专利]一种基于镜面反射的单天线测角方法

说明书

本发明公开了一种基于镜面反射的单天线测角方法，针对测角问题，该方法基于镜面反射的多路径效应，实现了利用单天线接收测角，相对传统方法具有系统构成和估计算法较为简单、可有效缩短基线等优点，具有一定的理论研究和工程应用价值。

技术领域

本发明属于雷达与电子对抗领域，具体涉及一种基于镜面反射的单天线测角方法。

背景技术

角度估计是雷达、通信、导航等领域的重要内容，得到了广泛的研究。较为常用的角度估计方法包括阵列多波束比幅测角、阵列空间谱估计测角、相位干涉仪测角等。按照不同观测量进行分类，则主要分为测幅度类方法和测相位类方法，例如，阵列多波束比幅方法比较目标信号在不同指向波束上的响应进行测角，阵列空间谱估计和相位干涉仪方法利用相位进行测角。这些方法通常都需要多个接收天线，天线数目、基线总长度等条件决定了测角的性能，包括测角的精度、不模糊性、稳健性。为了提高测角精度，通常需要配置相对较长的基线，为了避免测角模糊，又需要在特定位置配置多个阵元。经过多年的研究，这些方法得到了充分的发展，但是仍然存在三个无法避免的问题，包括：多天线和多通道的幅相一致性问题、多通道的资源耗费问题、基线的适装性问题。

相对常见的角度估计方法，多天线单通道测角方法已经在很大程度上降低了功耗和处理资源的要求，但无论是庞大的天线阵列，还是波束形成网络与开关矩阵，仍然在体积、重量等方面与传统多通道方法无异。单天线测角方法自然避免了上述两方面的不足，其基本原理是借助天线的旋转，利用接收到的信号的参数变化估计出目标角度，如文献“朱晓丹，朱伟强，陈卓.基于方向图匹配重构的波束扫描测角方法[J].电子与信息学报，2018，40(11)：2691-2697”。这种利用旋转单天线进行角度测量的方法仅需单个接收通道，且无需形成基线，是一种容易实现的方法。不仅在功耗、体积上，单天线测角方法最大的优势至少包括两方面：单天线方法可以实现系统的小型化、单天线方法不需要形成基线，如文献“朱晓丹，朱伟强，陈卓，李娟慧，张广宇.基于方向图匹配的单天线波束扫描测角方法.航天电子对抗，2017，33(4)：11-16”。但这种方法依赖天线的旋转，实际应用也存在一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于镜面反射的单天线测角方法，基于镜面反射的多路径效应，实现了利用单天线接收测角，相对传统方法具有系统构成和估计算法较为简单、可有效缩短基线等优点，具有一定的理论研究和工程应用价值。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于镜面反射的单天线测角方法，利用反射镜与单个接收天线，将角度为θ的信号通过反射镜反射后被接收天线接收；对接收天线接收到的信号进行处理，得到信号角度θ，具体步骤如下：

步骤一、对信号进行采样、检测，采样间隔记为T_s，分离出直达波信号s₁(t)和经反射镜的反射信号s₂(t)，t为时间。

步骤二、测量两路信号的整数采样点间隔NT_s。

步骤三、将两路信号按照整数采样点间隔NT_s对齐，求对齐后的信号相位差

步骤四、根据对齐后的信号相位差计算对齐前信号的时差Δt(θ)，λ为信号的波长，c为光速。

步骤五、根据时差，得到角度θ，

进一步地，反射镜与接收天线相位中心的距离为d，反射镜的反射面长度为L，d、L满足设计要求，接收天线与镜面垂直相交于点A，反射镜具有对入射信号的镜面反射效应。

进一步地，d、L满足的设计要求为：反射镜与接收天线相位中心的距离W_P为信号的脉宽，即要求能够适应的最大信号长度，θ_m为要求适应的最小角度；反射镜的反射面长度L，L＞dcotθ_m。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：