本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术还提供了相应的波束域侦察测频测向装置。应的波束域侦察测频测向装置。应的波束域侦察测频测向装置。
【技术实现步骤摘要】
波束域侦察测频测向方法与装置
[0001]本专利技术属于雷达和电子对抗
，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。
技术介绍
[0002]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。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的正是针对上述
技术介绍
中的不足之处提出的。本专利技术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。由于本专利技术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。本专利技术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。
[0004]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，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。
[0005]本专利技术的一个实施例中，步骤（3）中的测频，包括二个步骤，第一步先用DFT（Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换）技术对主波束数据进行粗测频，再利用时域的MVM（Minimum Variance Method，最小方差法）、MUSIC（Multiple Signal Classification，多信号分类）或LP（Linear Prediction，线性预测）算法进行精测频。
[0006]本专利技术的一个实施例中，步骤（6）中的超分辨测角技术，采用空域的MVM算法进行方位角和俯仰角的测量，或者采用空域的ML（Maximum Likelihood，极大似然估计方法）算法进行方位角和俯仰角的测量。
[0007]本专利技术的一个实施例中，步骤（6）中的超分辨测角技术采用求根法或ESPRIT
（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques，借助旋转不变技术估计信号参数）算法进行。
[0008]本专利技术的一个实施例中，步骤（6）中的超分辨测角技术，采用空域的MVM算法计算方位角和俯仰角，计算方位角公式计算俯仰角公式如下式中和为方位向导向矢量和俯仰向导向矢量。
[0009]本专利技术的一个实施例中，步骤（7）中的配对，采用遍历法以信噪比最大为准则进行配对计算。
[0010]本专利技术的一个实施例中，所述步骤（7）中的配对采用遍历法，遍历二种可能，即和或者和，然后对这二种配对结果计算信噪比和，信噪比小的为配对结果。
[0011]按照本专利技术的另一方面，还提供了一种波束域侦察测频测向装置：包括至少一个处理器和存储器，所述至少一个处理器和存储器之间通过数据总线连接，所述存储器存储能被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令在被所述处理器执行后，用于完成上述的波束域侦察测频测向方法。
[0012]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：（1）由于采用超分辨测角技术，可以显著提高角度的估计精度；（2）可以实现一个波束宽度内二个相干目标的角度分辨；（3）由于采用了波束域的处理方法，所以超分辨角度估计时只涉及二维协方差矩阵的求逆，其运算量显著降低；（4）本专利技术方法只涉及信号处理流程，即只需要升级处理系统和软件即可，不改变其它系统结构，具有推广应用价值。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例中波束域侦察测频测向方法的流程示意图。
具体实施方式
[0014]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要
彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0015]实施本专利技术的原理如下：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。
[0016]图1是本专利技术的实施例的结构方框图。参照图1，本专利技术的实施例由接收子通道1、波束形成2、测频与提取3、预处理4、平滑解相干5、超分辨测角6、配对7组成。
[0017]其中实施例中接收子通道1将阵列分块获取子通道数据；波束形成2形成三个不同的波束；测频与提取3对主波束进行测频，并提取需要测角的数据；预处理4完成对波束空间数据的计算；平滑解相干5通过平滑处理得到解相干后的协方差矩阵；超分辨测角6分别完成目标方位角和俯仰角的测量；配对7实现对目标参数的配对并输出三维信息。
[0018]具体地，本专利技术提供的波束域侦察测频测向方法，包括如下技术步骤：（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；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种波束域侦察测频测向方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的波束域侦察测频测向方法，其特征在于，步骤（3）中的测频，包括二个步骤，第一步先用离散傅里叶变换技术对主波束数据进行粗测频，再利用时域的最
小方差法、多信号分类或线性预测算法进行精测频。3.根据权利要求1或2所述的波束域侦察测频测向方法，其特征在于，步骤（6）中的超分辨测角技术，采用空域...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉，李槟槟，李锡武，杜庆磊，许霄龙，张昭建，刘维建，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军预警学院，
类型：发明
国别省市：
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