[发明专利]波束域侦察测频测向方法与装置

说明书

本发明公开了一种波束域侦察测频测向方法：对阵列天线进行平均分块得到子通道数据；利用波束形成技术得到三个波束；利用主波束进行测频，结合测频结果提取需要测角的波束空间数据；利用预处理计算得到波束空间数据；利用平滑技术对波束空间数据进行解相干；再利用超分辨测角技术实现方位角和俯仰角测量；最后利用匹配技术实现方位角和俯仰角的配对，并输出信号的三维参数。本发明方法充分利用了阵列天线的波束域，可以使测频和测角的运算量大大降低，而且算法不需要改动系统结构，只需调整信号处理算法，便于工程实现。本发明还提供了相应的波束域侦察测频测向装置。

技术领域

本发明属于雷达和电子对抗技术领域，更具体地，涉及一种波束域侦察测频测向方法与装置，适用于装备阵列天线的电子设备中，也可用于其他各种电子对抗和雷达的电子侦察设备中。

背景技术

侦察测向的方法很多，但总的来说主要分为三大类：基于幅度、基于相位的和基于阵列的方法。基于幅度的方法通常可以采用一个通道或二至三个通道即可完成，利用的最大信噪比准则，其优点是运算量小，便于工程实现，但缺点是测向的精度比较差，无法对一个波束宽度内的二个或多个目标进行测角。基于相位的方法则通常需要二至三个通道，利用同一信号到达不同通道的相位差来进行测向，其优点是测向的精度比较高，但其运算量明显大于基于幅度的方法，且无法对同时到达的二个信号进行测角。基于阵列方法则需要利用空间的阵元相位关系来测角，由于其阵元数较多，既可以实现对同时到达的二个信号的测角，也可以实现同一个波束宽度内二个目标的测角，但其缺点就是运算量高，且不适用于相干源。

发明内容

本发明的目的正是针对上述背景技术中的不足之处提出的。本发明通过充分利用阵列的波束域数据，通过波束形成、测频、预处理、超分辨测角和匹配技术实现一个波束宽度内二个信号的高精度测角。首先，对阵列天线进行平均分块得到子通道数据；利用波束形成技术得到三个波束；利用主波束进行测频，结合测频结果提取需要测角的波束空间数据；利用预处理计算得到波束空间数据；利用平滑技术对波束空间数据进行解相干；再利用超分辨测角技术实现方位角和俯仰角测量；最后利用匹配技术实现方位角和俯仰角的配对，并输出信号的三维参数。由于本发明方法充分利用了阵列天线的波束域，可以使测频和测角的运算量大大降低，而且算法不需要改动系统结构，只需调整信号处理算法，便于工程实现。本发明技术可用于各类电子对抗和雷达的电子侦察设备中，实现简单，具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种波束域侦察测频测向方法，包括如下步骤：

（1）对阵列天线进行平均分块得到四个子通道数据，其中每个子通道数据矢量长度为，左上块数据为，右上块数据为，左下块数据为，右下块数据为；

（2）利用这四个子通道数据得到三个波束数据，计算公式如下

其中，

这样，波束形成的三个数据矢量长度均为；

（3）利用主波束进行测频，然后利用该频率值设计滤波器对进行滤波，并抽取需要测角的数据矢量，每个数据矢量的长度为；

（4）对抽取的数据进行预处理计算，得到二个数据矩阵

，

其中，维数为；

（5）计算协方差矩阵，并进行平滑处理得到二个数据矩阵

，

其中，表示取共轭，表示取共轭转置，；

（6）利用超分辨测角技术对进行角度测量得到方位角，对进行角度测量得到俯仰角；

（7）利用匹配技术实现对方位角和俯仰角的配对，并输出信号的频率、方位和俯仰三维信息。