一种大基线四元阵宽带信号测向系统及方法

摘要

本发明公开了一种大基线四元阵宽带信号测向系统及方法，来对远场辐射源进行测向，包括测向处理前端和测向处理方法两部分。测向处理前端输出四路信号，信号相位参数受辐射源与测向处理前端相对位置、天线几何构型约束。发明重点阐述测向处理方法，首先在相位估计模块里，对测向处理前端中频信号进行相位解算，利用宽带信号引起的渐变基线波长比特点，由解缠绕和解模糊模块解求解相位差，最后结合天线几何构型，在测向模块估计辐射源方向位置。本发明采用固定尺寸大基线，仅四元阵天线即可完成对非合作目标辐射源的二维瞬时测向，在不降低系统测向精度的条件下，简化了测向系统工程实现复杂度，具有广阔的发展空间和应用前景。

主权项

一种大基线四元阵宽带信号测向系统，其特征在于包括：相位估计模块、解缠绕模块、解模糊模块和测向模块；相位估计模块，采用四元阵天线侦收信号，利用互谱相位差提取算法进行相位估计，得到四元阵侦收信号x₁、x₂、x₃、x₄；对四元阵侦收的信号x₁、x₂、x₃、x₄进行快速傅里叶变换FFT，得到变换后的信号y₁、y₂、y₃、y₄，其中y_t＝FFT(x_t)，“FFT(.)”表示对元素“.”进行快速傅里叶变换，t＝1、2、3、4；对y₁和y₃、y₂和y₄进行互谱分析得z₁₃、z₂₄：z₁₃＝y₁.*conj(y₃),z₂₄＝y₂.*conj(y₄),其中“A.*B”标识表示序列A和B各个元素对应相乘，“conj(.)”表示对元素“.”取共轭；按照信号带宽截取互谱序列z₁₃和z₂₄，得到G₁₃和G₂₄，提取互谱G₁₃和G₂₄相位序列差相位，得到相位差序列Φ₁₃和Φ₂₄Φ₁₃(i)＝atan(real(G₁₃(i))/imag(G₁₃(i)))Φ₂₄(i)＝atan(real(G₂₄(i))/imag(G₂₄(i)))其中i＝1,2,…,k，k为序列长度，atan(·)表示计算相应的反正切值，real(·)表示求取相应复数的实部，imag(·)表示求取相应复数的虚部；输出相位差序列Φ₁₃和Φ₂₄到解缠绕模块；解缠绕模块，利用相位差序列Φ₁₃和Φ₂₄相位渐变特点，解缠绕得到解缠绕序列Ψ₁₃和Ψ₂₄，输出到解模糊模块；解模糊模块，利用宽带信号渐变基线波长比的特点，对解缠绕后的序列Ψ₁₃和Ψ₂₄进行解模糊处理，得到解模糊序列τ₁₃和τ₂₄，输出到测向模块；测向模块，根据相位差τ₁₃和τ₂₄，利用四元阵几何构型与辐射源相对关系，计算辐射源来波方向，包括方位角α和俯仰角β，其中 T_complex＝(S_real+j×S_imag)×exp(j×π)c为光速，R为基线的半径，测向模块输出的为辐射源的的方位角α和俯仰角β。