一种基于等腰梯形接收阵的减小测向多值问题的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于等腰梯形接收阵的减小测向多值问题的方法，包括步骤：步骤(1)：用四个接收阵元构造等腰梯形接收阵，使其满足L1＞L2cosΦ且L1≠2L2cosΦ；其中，L1为等腰梯形接收阵的上底边长、L2为等腰梯形接收阵的腰长、Φ为等腰梯形接收阵的腰与下底边的夹角；步骤(2)：分别测量信号到达等腰梯形接收阵左侧腰上下两个接收阵元的相位差Ω1，信号到达等腰梯形接收阵右侧腰上下两个接收阵元的相位差Ω2，信号到达等腰梯形接收阵上底右侧接收阵元及左侧接收阵元的相位差Ω3；步骤(3)：利用等腰梯形接收阵元间相位差的组合计算信号来波方向。本发明专利技术利用阵元间相位差的组合，减小相位测向方法中存在的多值问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种减小测向多值问题的方法，特别是一种基于等腰梯形接收阵的减小测向多值问题的方法。
技术介绍
测向技术在雷达、声纳、通信、航海、地理定位、军事武器等众多应用领域中有着十分重要的作用。传统的测向技术包括振幅法和相位法，[Reuben Shar,Simulation of Polarizer Impact on Circular Interferometer performance.The 11th IEEE International Conference on Computational Science and Engineering,IEEE,2008:334-339]，其中相位法测向是通过测量平面波信号到达接收阵元的相位差来判断辐射源的入射方向，算法实现的稳定性高、系统结构简单、便于工程实现。在实际应用中，相位法受到辐射波长及阵元间距的限制：当阵元间距大于辐射信号半波长时，将造成待测方向的多值问题[Ernest Jacobs,Elizabeth W.Ralston.Ambiguity resolution in interferometry.IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,1981,17(6):766-779]。因此开展减小测向多值问题的研究具有重要意义。目前解决测向多值问题的方法主要有：长短基线法、余数定理法、虚拟基线法、立体基线法等。长短基线法要求接收阵列中有一组小于辐射信号半波长的基线，往往受物理条件的限制无法实现；余数定理法和虚拟基线法各组基线长度不必小于信号半波长，但实际应用中往往受解算方法的限制，如余数定理法需要各组基线都满足严格的互质关系；立体基线测向法合理利用了接收阵列中各阵元的空间位置关系，算法对各组阵元间距没有特殊要求，但所需阵元数目较多。随着阵列技术的发展和应用，如何在有限的空间中合理布放接收阵元，并有效减小相位测向方法中存在的多值问题，仍是当今不断研究和改进的问题。另一方面，在保持现有接收阵型不变的基础上，利用阵型中若干阵元构造新的阵型、辅以新的测向解算方法，也可有效减小相位测向过程中存在的多值问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于等腰梯形接收阵的减小测向多值问题的方法，该方法可有效减小相位测向方法中存在的多值问题。采用的技术方案如下：一种基于等腰梯形接收阵的减小测向多值问题的方法，包括步骤：步骤(1)：用四个接收阵元构造等腰梯形接收阵，使其满足L1＞L2cosΦ且L1≠2L2cosΦ；其中，L1为等腰梯形接收阵的上底边长、L2为等腰梯形接收阵的腰长、Φ为等腰梯形接收阵的腰与下底边的夹角；步骤(2)：分别测量信号到达等腰梯形接收阵左侧腰上下两个接收阵元的相位差Ω1，信号到达等腰梯形接收阵右侧腰上下两个接收阵元的相位差Ω2，信号到达等腰梯形接收阵上底右侧接收阵元及左侧接收阵元的相位差Ω3；步骤(3)：计算信号来波方向 θ = a r c c o s [ Ω 3 c - ( Ω 1 - Ω 2 ) c - 2 π n 2 πf 0 ( L 1 - 2 L 2 * cos Φ ) ] ]]>其中λ为信号波长，f0为信号频率，c为信号的传播速度，n取所有满足的整数值。本专利技术的优点和有益效果是：本专利技术利用等腰梯形接收阵元间相位差的组合进行方向测量，可有效减小原有技术中存在的测向多值问题。附图说明图1为基于等腰梯形接收阵的减小测向多值方法的原理图；图2为本专利技术实施例的具体实现过程；图3为专利技术实施例1对不同方向信号的方向测量结果。图4为专利技术实施例2对不同方向信号的方向测量结果。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：如图1所示，四个接收阵元位于该等腰梯形接收阵的四个顶点，分别为a、b、c、d，其中ab间的长度为L1，ad和bc的长度为L2，cd间的长度为L3＝L1+2*l，则该等腰梯
形的高度为ad连线和cd连线构成的角度Φ＝arctan(H/l)。若信号来波方向与水平方向的夹角为θ，则D1＝L2*cos(Φ-θ)＝τ1c，D2＝L2*cos(π-Φ-θ)＝τ2c，D3＝L1cosθ＝τ3c (1)上式中，c为信号的传播速度，频率为f0的信号到达a、d两点的时延差为τ1、相位差为Ω1，则Ω1＝2πf0τ1+2πn1，其中n1是一整数，使-π＜Ω1≤π；信号到达b、c两点的时延差为τ2、相位差为Ω2，则Ω2＝2πf0τ2+2πn2，其中n2是一整数，使-π＜Ω2≤π；信号到达a、b两点的时延差为τ3、相位差为Ω3，则Ω3＝2πf0τ3+2πn3，其中n3是一整数，使-π＜Ω3≤π。如果利用ab阵元进行测向，则计算待测方向 θ ~ = a r c c o s [ Ω 3 - 2 πn 3 2 πf 0 L 1 / c ] - - - ( 2 ) ]]>在实际测向过程中，n3未知，所以公式(2)中的n3需选取所有满足的整数值再进行的求解，因此会计算出多个待测方向，即出现相位测向方法中的多值问题。如果利用该等腰梯形接收阵进行测向，因为 D 1 - D 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于等腰梯形接收阵的减小测向多值问题的方法，其特征在于，包括步骤：步骤(1)：用四个接收阵元构造等腰梯形接收阵，使其满足L1＞L2cosΦ且L1≠2L2cosΦ；其中，L1为等腰梯形接收阵的上底边长、L2为等腰梯形接收阵的腰长、Φ为等腰梯形接收阵的腰与下底边的夹角；步骤(2)：分别测量信号到达等腰梯形接收阵左侧腰上下两个接收阵元的相位差Ω1，信号到达等腰梯形接收阵右侧腰上下两个接收阵元的相位差Ω2，信号到达等腰梯形接收阵上底右侧接收阵元及左侧接收阵元的相位差Ω3；步骤(3)：计算信号来波方向θ=arccos[Ω3c-(Ω1-Ω2)c-2πn2πf0(L1-2L2*cosΦ)]]]>其中λ为信号波长，f0为信号频率，c为信号的传播速度，n取所有满足的整数值。

【技术特征摘要】
1.一种基于等腰梯形接收阵的减小测向多值问题的方法，其特征在于，包括步骤：步骤(1)：用四个接收阵元构造等腰梯形接收阵，使其满足L1＞L2cosΦ且L1≠2L2cosΦ；其中，L1为等腰梯形接收阵的上底边长、L2为等腰梯形接收阵的腰长、Φ为等腰梯形接收阵的腰与下底边的夹角；步骤(2)：分别测量信号到达等腰梯形接收阵左侧腰上下两个接收阵元的相位差Ω1，信号到达等腰梯形接收阵右侧腰上下两个接收阵元的相位差Ω2，信号到达等腰梯形接收阵上底右侧接收阵元及左侧接收阵元的相位差Ω3；步骤(3)：计算信号来波方向 θ = a r c c o s [ Ω 3 c - ( Ω 1 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩宁，方世良，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32