本发明涉及雷达侧向技术领域，具体涉及一种基于最邻近法的圆阵多基线干涉仪测向方法。
背景技术：
干涉仪测向是被动探测和电子侦查中的一项常用技术，原理是通过获取来波信号到达不同天线阵元的相位差，来测量来波信号的空间二维角度，即方位角和俯仰角。
现有技术中，为满足日趋复杂的侦查环境，主动天线阵元、红外天线阵元等需要留出足够的结构设计空间，而被动天线阵元常采用圆阵布局甚至共形布局，则再结构设计空间上更为有利，因此基于圆阵干涉仪测向的技术越来越受关注。现有的圆阵干涉仪测向大多基于均匀圆阵布局的相位解析法，通过构建多个基线组来进行联合解模糊来求解来波方向，这种方法需要较精确的测量相位以及均匀的圆阵布局，并且为保证相位精度，在工程实践上是通过通道补偿、功率补偿、温度补偿等措施来减小相位误差。
但对于不同空间角度和频率的来波信号，天线罩与天线阵元的匹配带来的相位误差是无法完全补偿的，因此当天线罩与天线的匹配带来的相位误差很大时，无法满足工程需要的测向精度，因此，我们需要一种避开直接由相位解模糊，并能适应非均匀布局下的圆阵干涉仪测向方法。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于最邻近法的圆阵多基线干涉仪测向方法，待测来波信号根据多基线形成的实际相位向量，计算其与多个所述标准相位向量之间的最小空间距离从而获得待测来波信号的方位角和俯仰角，提高了对来波方向的辨识能力，获得较高的测向能力。
为达到以上目的，第一方面，本发明实施例提供一种基于最邻近法的圆阵多基线干涉仪测向方法，所述方法应用于多基线的干涉仪以检测待测来波信号的方向，即待测来波信号的方位角和俯仰角；所述方法的步骤包括：
预设空间二维表，其上每个单元格对应一个标准相位向量，且每个所述标准相位向量还对应有特定的一组方位角和俯仰角；
根据所述多基线获取待测来波信号的多个实际相位，并形成一个实际相位向量；
根据获取的所述实际相位向量，计算其与多个所述标准相位向量之间的空间距离；
根据所述空间距离找出与最小空间距离匹配的标准相位向量，查询所述标准相位向量对应的所述一组方位角和俯仰角，即完成测向。
在上述技术方案的基础上，所述预设空间二维表的具体步骤包括：
根据所述干涉仪的方位角范围[θ1,θ2]、俯仰角范围
采用已知标准信号依次扫描所述m×n个单元格，根据所述多基线获取所述已知标准信号对应的m×n个相位向量。
在上述技术方案的基础上，所述创建m×n个单元格组成的空间二维表的具体步骤包括：
对所述方位角范围[θ1,θ2]、俯仰角范围
在上述技术方案的基础上，所述预设空间二维表的具体步骤还包括：
在创建m×n个单元格组成的空间二维表之后，采用已知标准信号依次扫描所述m×n个单元格，对所述m×n个单元格组成的空间二维表进行相位插值，形成单元格更多的空间二维表。
在上述技术方案的基础上，所述对所述m×n个单元格组成的空间二维表进行相位插值的具体步骤包括：
对所述方位角范围[θ1,θ2]、俯仰角范围
在上述技术方案的基础上，所述多基线由非均匀布局的k个天线阵元构成，其数量l满足l≤c(k,2)。
在上述技术方案的基础上，所述根据获取的所述实际相位向量，计算其与多个所述标准相位向量之间的空间距离的计算方法为：
式中，
第二方面，本发明实施例还提供一种基于最邻近法的圆阵多基线干涉仪测向系统，所述装置包括：
预设模块，其用于预设空间二维表，其上每个单元格对应一个标准相位向量，且每个所述标准相位向量还对应有特定的一组方位角和俯仰角；
获取向量模块，其用于根据所述多基线获取待测来波信号的多个实际相位，并形成一个实际相位向量；
计算模块，其用于根据获取的所述实际相位向量，计算其与多个所述标准相位向量之间的空间距离；
查询模块，其用于根据所述空间距离找出与最小空间距离匹配的标准相位向量，查询所述标准相位向量对应的所述一组方位角和俯仰角。
在上述技术方案的基础上，所述预设模块包括：
创建单元，其用于根据所述干涉仪的方位角范围[θ1,θ2]、俯仰角范围
获取向量单元，其用于采用已知标准信号依次扫描所述m×n个单元格，根据所述多基线获取所述已知标准信号对应的m×n个相位向量。
在上述技术方案的基础上，所述预设模块还包括：
插值单元，其用于在创建m×n个单元格组成的空间二维表之后，采用已知标准信号依次扫描所述m×n个单元格，对所述m×n个单元格组成的空间二维表进行相位插值，形成单元格更多的空间二维表。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明一种基于最邻近法的圆阵多基线干涉仪测向方法和系统，其克服解析法对于相位精度的严重依赖性，待测来波信号根据多基线形成的实际相位向量，计算其与多个所述标准相位向量之间的最小空间距离从而获得待测来波信号的方位角和俯仰角，提高了对来波方向的辨识能力，获得较高的测向能力；本发明能适应多个天线单元的非均匀布局，任意两个天线单元均可组成一基线，当天线单元超过三个时，则可组成多基线，那么待测来波信号依据所述多基线的测得的多个实际相位形成一个实际相位向量，该实际相位向量由多个实际相位组成，其计算实际相位向量和若干标准相位向量并找出最小距离值时对应的标准相位向量，该标准相位向量所对应的特定方位角和俯仰角即为待测来波信号的方位角和俯仰角；本发明提供的方法提高了对空间角度的高辨识度，进一步提升测向性能，且具有视场范围大、宽频等优点。
附图说明
图1为本发明实施例中一种基于最邻近法的圆阵多基线干涉仪测向方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中预设空间二维表的具体步骤的流程示意图；
图3为天线阵元的布局示意图；
图4～7依次为待测来波信号在频率为1ghz、6ghz、12ghz和18ghz的已知标准来波信号下的测向曲线；
图8为待测来波信号的频率为0.9ghz、已知标准来波信号为1ghz下的侧向曲线；
图9为待测来波信号的频率为5.9ghz、已知标准来波信号为6ghz下的侧向曲线；
图10为待测来波信号的频率为11.98ghz、已知标准来波信号为12ghz下的侧向曲线；
图11为待测来波信号的频率为17.99ghz、已知标准来波信号为18ghz下的侧向曲线；
图12为本发明实施例中一种基于最邻近法的圆阵多基线干涉仪测向系统的结构框图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明中各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。需要指出的是，所有附图均为示例性的表示。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例
本发明实施例提供一种基于最邻近法的圆阵多基线干涉仪测向方法，待测来波信号根据多基线形成的实际相位向量，计算其与多个所述标准相位向量之间的最小空间距离从而获得待测来波信号的方位角和俯仰角，提高了对来波方向的辨识能力，获得较高的测向能力。
为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：
本发明实施例提供一种基于最邻近法的圆阵多基线干涉仪测向方法，所述方法应用于多基线的干涉仪以检测待测来波信号的方向，即待测来波信号的方位角和俯仰角；如图1所示，所述方法的步骤包括：
步骤s1：预设空间二维表，其上每个单元格对应一个标准相位向量，且每个所述标准相位向量还对应有特定的一组方位角和俯仰角；
步骤s2：根据所述多基线获取待测来波信号的多个实际相位，并形成一个实际相位向量；
步骤s3：根据获取的所述实际相位向量，计算其与多个所述标准相位向量之间的空间距离；
步骤s4：根据所述空间距离找出与最小空间距离匹配的标准相位向量，查询所述标准相位向量对应的所述一组方位角和俯仰角，即完成测向。
为了更好的理解上述技术方案，下面结合具体实施方式进行详细的说明。
如图2所示，所述预设空间二维表的具体步骤包括：
步骤s101：根据所述干涉仪的方位角范围[θ1,θ2]、俯仰角范围
步骤s102：采用已知标准信号依次扫描所述m×n个单元格，根据所述多基线获取所述已知标准信号对应的m×n个相位向量。
在本发明实施例中所述已知标准信号可以为一个或多个，若为多个已知标准信号，则每个所述已知标准信号创建一张空间二维表。
更进一步地，为了对m×n个单元格组成的空间二维表划分有序，提高创建所述空间二维表的效率，所述创建m×n个单元格组成的空间二维表的具体步骤包括：
对所述方位角范围[θ1,θ2]、俯仰角范围
表1频率为f的已知标准相位向量的空间二维表
所述空间二维表中的单元格越多，其测量精度相对更高，因此，所述预设空间二维表的具体步骤还包括：
在创建m×n个单元格组成的空间二维表之后，采用已知标准信号依次扫描所述m×n个单元格，对所述m×n个单元格组成的空间二维表进行相位插值，形成单元格更多的空间二维表。
具体地，所述对所述m×n个单元格组成的空间二维表进行相位插值的具体步骤包括：
对所述方位角范围[θ1,θ2]、俯仰角范围
在实际应用中，所述多基线由非均匀布局的k个天线阵元构成，其数量l满足l≤c(k,2)。不限于所述天线阵元的均匀，天线阵元可根据结构灵活布局。
空间距离的计算方法可以为现有技术中的任意一种空间距离的计算方法，本发明实施例采用空间径向距离计算函数，因此所述根据获取的所述实际相位向量，计算其与多个所述标准相位向量之间的空间距离的计算方法为：
式中，
本发明实施例提供的一种基于最邻近法的圆阵多基线干涉仪测向方法，克服解析法对于相位精度的严重依赖性，待测来波信号根据多基线形成的实际相位向量，计算其与多个所述标准相位向量之间的最小空间距离从而获得待测来波信号的方位角和俯仰角，提高了对来波方向的辨识能力，获得较高的测向能力；本发明提供的方法能适应多个天线单元的非均匀布局，任意两个天线单元均可组成一基线，当天线单元超过三个时，则可组成多基线，那么待测来波信号依据所述多基线的测得的多个实际相位形成一个实际相位向量，该实际相位向量由多个实际相位组成降低了在单一相位误差很大的情况下的相对误差，其计算实际相位向量和若干标准相位向量并找出最小距离值时对应的标准相位向量，该标准相位向量所对应的特定方位角和俯仰角即为待测来波信号的方位角和俯仰角；本发明提供的方法提高了对空间角度的高辨识度，进一步提升测向性能，且具有视场范围大、宽频等优点。
下面以一具体实施方式的仿真实例进行详细的说明。
在本仿真实例中，天线阵元的个数设定为5，基线的个数设定为7个，其中，5个天线阵元最多行程10个基线，五个天线阵元的布局示意图如图3所示，其中，x、z轴形成的面为水平面，y轴垂直于所述水平面。
对本方法进行低频测向性能至高频测向性能进行全面仿真分析，设置四个已知标准信号，其频率分别为1ghz、6ghz、12ghz和18ghz，依次对频率为1ghz、6ghz、12ghz和18ghz的已知标准信号创建空间二维表。
根据所述干涉仪的方位角范围[-22°，22°]、俯仰角范围[-22°，22°]，分别设置步长1°、1°，创建4张45×45个单元格组成的空间二维表，45为所述空间二维表的行数和列数；
采用频率为1ghz的已知标准信号依次扫描所述45×45个单元格，根据所述多基线获取所述已知标准信号对应的45×45个相位向量；同样的方式，对频率为6ghz、12ghz和18ghz的已知标准信号分别设置三张空间二维表；
对方位角范围[-22°，22°]、俯仰角范围[-22°，22°]，分别设置步长0.5、0.5，对所述45×45个单元格分别进行二维插值，形成89×89个单元格组成的空间二维表；
根据7个基线获取待测来波信号的7个实际相位，并形成一个实际相位向量；该实际相位向量为已知量；
根据获取的所述实际相位向量，计算其与四张空间二维表中的多个所述标准相位向量之间的空间距离；所述根据获取的所述实际相位向量，计算其与多个所述标准相位向量之间的空间距离的计算方法为：
式中，
根据所述空间距离找出与最小空间距离匹配的标准相位向量，查询所述标准相位向量对应的所述一组方位角θ和俯仰角
在仿真过程中，模拟待测来波信号方位交从-22°到22°运动，俯仰角从22°到-22°运动。如图4～7所示，从仿真结果中可以判断出待测来波信号在1ghz到18ghz的宽频范围里，均有稳健的测向性能。
如图8～11可知，待测来波信号的实际频率在偏离较低频率的已知标准信号100mhz、偏离较高频率的已知标准信号20mhz时具有良好的测向性能，因此在创建空间二维表时，频率步长可在低频段设置大一些，高频段步长可设置小一些，在保证测量精度的前提下，减少建表内存。
本发明实施例还提供一种基于最邻近法的圆阵多基线干涉仪测向系统，如图12所示，所述侧向系统包括：
预设模块，其用于预设空间二维表，其上每个单元格对应一个标准相位向量，且每个所述标准相位向量还对应有特定的一组方位角和俯仰角；
获取向量模块，其用于根据所述多基线获取待测来波信号的多个实际相位，并形成一个实际相位向量；
计算模块，其用于根据获取的所述实际相位向量，计算其与多个所述标准相位向量之间的空间距离；
查询模块，其用于根据所述空间距离找出与最小空间距离匹配的标准相位向量，查询所述标准相位向量对应的所述一组方位角和俯仰角。
进一步地，所述预设模块包括：
创建单元，其用于根据所述干涉仪的方位角范围[θ1,θ2]、俯仰角范围
获取向量单元，其用于采用已知标准信号依次扫描所述m×n个单元格，根据所述多基线获取所述已知标准信号对应的m×n个相位向量。
更进一步地，所述预设模块还包括：
插值单元，其用于在创建m×n个单元格组成的空间二维表之后，采用已知标准信号依次扫描所述m×n个单元格，对所述m×n个单元格组成的空间二维表进行相位插值，形成单元格更多的空间二维表。
前述方法实施例中的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的装置，通过前述方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中系统的实施方法以及好处，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。
总体来说，本发明实施例提供的一种基于最邻近法的圆阵多基线干涉仪测向系统，其克服解析法对于相位精度的严重依赖性，待测来波信号根据多基线形成的实际相位向量，计算其与多个所述标准相位向量之间的最小空间距离从而获得待测来波信号的方位角和俯仰角，提高了对来波方向的辨识能力，获得较高的测向能力；本发明提供的方法能适应多个天线单元的非均匀布局，任意两个天线单元均可组成一基线，当天线单元超过三个时，则可组成多基线，那么待测来波信号依据所述多基线的测得的多个实际相位形成一个实际相位向量，该实际相位向量由多个实际相位组成降低了在单一相位误差很大的情况下的相对误差，其计算实际相位向量和若干标准相位向量并找出最小距离值时对应的标准相位向量，该标准相位向量所对应的特定方位角和俯仰角即为待测来波信号的方位角和俯仰角；本发明提供的方法提高了对空间角度的高辨识度，进一步提升测向性能，且具有视场范围大、宽频等优点。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。