基于移动平台的多普勒频差测向法

摘要

本发明基于移动平台的多普勒频差测向法，该方法假定目标静止或低速运动，在测向平面内，利用三个天线构造出一个两基线相互垂直的L形阵列，且其中一个基线平行于移动平台的纵轴，另一个基线垂直于移动平台的纵轴。一方面利用两个和纵轴平行的天线阵列所接收到的多普勒频差，按方向余弦变化率得到入射波的正弦角；另一方面利用两个和纵轴垂直的天线阵列所接收到的多普勒频差，按方向余弦变化率得到入射波的余弦角。然后，通过两者的比值即能消去三角函数表示式中所包含的未知波长和角速度，从而所得到的方向正切角将仅与已知的多普勒频差和基线长度相关。本发明实现方法简单，适用于宽频带工作和多目标探测。

主权项

1.基于移动平台的多普勒频差测向法，包括以下步骤：1)、执行测向任务的移动平台以匀速运动，且假定待测目标是静止或低速运动的；2)、移动平台上安置有三个呈L形分布的平面天线阵列，且两基线相互垂直，其中，一个基线是和移动平台的纵轴相平行，另一个基线是和移动平台的纵轴相垂直；3)、移动平台配置有三通道无线接收设备，根据在某一时刻由三通道无线接收设备所接收到的信号实测频率值，即可得到对应于两基线的两组多普勒频差值：Δf_d1＝f_d1-f_d2＝f_t1-f_t2            (1)Δf_d2＝f_d3-f_d1＝f_t3-f_t1            (2)式中：f_di为多普勒频移；f_ti为实测频率值；且在被测目标静止或低速运动的情况下，在各个天线阵元上，机载接收机所获得的多普勒频移是：λf_di＝vcosθ_i                     (3)式中：λ为信号波长；v是移动平台的运动速度；θ_i是平台移动方向与目标径向距离之间的前置角，即相对方位角；4)、根据方向余弦变化率概念，在近似假定电波信号是平行入射的情况下，有：$\frac{\partial \cos {\theta }_1}{\partial t}=\frac{\partial }{\partial t}\left(\frac{\Delta r_1}{d_1}\right)=\frac{\stackrel{·}{r_1}-\stackrel{·}{r_2}}{d_1}=\frac{\lambda }{d_1}(f_{d1}-f_{d2})---\left(4\right)$式中：d₁是与移动平台纵轴平行的基线长度；Δr₁是对应于基线d₁的两径向距离间的程差；是径向速度；利用与移动平台纵轴并行的两个天线阵元就能得到相对方位的正弦角函数：$\sin {\theta }_1=-\frac{1}{{\omega }_{\theta }}\frac{\partial \cos {\theta }_1}{\partial t}=-\frac{1}{{\omega }_{\theta }}\frac{\partial }{\partial t}\left(\frac{\Delta r_1}{d_1}\right)=-\frac{\mathrm{\lambda \Delta }{f}_{d1}}{{\omega }_{\theta }{d}_1}---\left(5\right)$式中：角速度频差Δf_d1＝f_d1-f_d2；利用与移动平台纵轴垂直的两个天线阵元就能得到相对方位的余弦角函数：$\cos {\theta }_1=\sin (90-{\theta }_1)=-\frac{1}{{\omega }_{\theta }}\frac{\partial \cos (90-{\theta }_1)}{\partial t}---\left(6\right)$$=-\frac{1}{{\omega }_{\theta }}\frac{\partial }{\partial t}\left(\frac{\Delta r_2}{d_2}\right)=-\frac{\mathrm{\lambda \Delta }{f}_{d2}}{{\omega }_{\theta }{d}_2}$式中：d₂是与移动平台纵轴垂直的基线长度；Δr₂是对应于基线d₂的两径向距离间的程差；频差Δf_d2＝f_d1-f_d3；根据式(5)和(6)就能求得载机与目标之间的相对方位角：${\theta }_1={\mathrm{tg}}^{-1}\left[\frac{d_2}{d_1}\frac{\Delta f_{d1}}{\Delta f_{d2}}\right]---\left(7\right).$