一种用于双通道接收机测向的方法及系统与流程

本发明涉及信号测向，并且更具体地，涉及一种用于双通道接收机测向的方法及系统。

背景技术：

1、在相关干涉仪测向系统中，因不同阵元所在的位置不一样，当远场信号入射到该阵列时，天线阵列中的不同天线阵元接收到的入射信号将具有不同的相位，在实际测量中，这个相位是以复数电压的形式出现的。相关干涉仪提取天线阵元间的复数电压（相位差）的典型方法是接收通道对射频通道输出的信号进行高速采样及下变频，然后在后续的测向处理中利用fft运算提取参考天线和指定天线之间信号的相位差。双接收通道的相关干涉仪测向的基本原理如图1所示。

2、其中，天线阵列用于接收入射的空中信号，当目标信号为短波/超短波频段的通信信号时，天线阵列通常为5/7/9阵元的均匀圆阵。系统通过控制射频开关矩阵将多个阵元天线的接收信号分时两两一组输入到两个射频接收通道内，再对信号进行采样下变频处理后送入测向处理模块，通过相应的运算提取出第一通道和第二通道信号的相位差。继续控制射频开关切换，将两个接收通道连接到其他两两组合的天线阵元上，并重复上述的相位差提取处理，把这些不同天线阵元组成的相位差信息形成一个相位差矢量。最终，按照某种相关比较规则，将这个相位差矢量与样本库中所对应的相位差矢量进行比较运算，在样本库中找出与这个实际测量的相位差矢量最接近的一组样本相位差矢量，再根据样本库信息，可以找到与之相对应的入射角度值，实现对入射信号的测向。

3、现有的双通道接收机测向方案的系统组成如图2所示，射频开关矩阵用于选择输入双通道接收机的射频信号。图中的射频开关矩阵对应五阵元均匀圆阵的天线阵列，包含一个单极双掷和一个单极五掷的射频开关。接收机的第一通道和第二通道各与一个射频开关相连接，在控制电路的控制下，单极双掷开关可选择将阵元1或校正源连接至接收通道1，单极五掷开关可选择将阵元2~5中的一个阵元或校正源连接至接收通道2。

4、设阵元i数据相对于阵元j数据的真实相位差为，阵元i和阵元j数据在接收机的第一通道和第二通道末级测量计算得到的相位差为，两个接收通道间由于不一致性等原因导致的相位误差为，则有：

5、

6、现有的双通道接收机测向方案通常通过外接校正源的方式来对通道误差进行校正。两个接收通道都连接外置校正源输入校正信号时，在接收机的第一通道和第二通道末级测量计算可以得到相位误差。

7、根据射频开关矩阵切换的方式，分时测量计算得到的、、、和，即可如下计算的真实相位差矢量，5个阵元的数据两两组合，长度为。

8、

9、计算得到10组相位差后，即可进行后续建立样本库和相关测向处理。

10、现有的双通道干涉仪测向方案能够通过射频开关矩阵分时切换，完成对多阵元接收数据的测向处理工作，但上述方案必须通过校正信号来周期性地对两个接收通道的误差进行校正，才能够保证测向准确度，属于有源校正的测向方法。有源校正的缺点主要有以下两点：

11、外接校正源增加了测向系统的复杂度，且难以满足便携式、小型化设备的应用需求；

12、若对通道间相位误差测量不准确，则可能对真实相位差的测量和计算引入额外误差。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种用于双通道接收机测向的方法，包括：

2、针对双通道接收机，通过所述双通道接收机射频开关矩阵中开关以预设切换周期的切换，连接所述双通道接收机的测向天线阵列阵元，将所述双通道接收机的测向天线阵列阵元的射频信号输入至所述双通道接收机的第一通道和第二通道；

3、在所述第一通道和所述第二通道接收到射频信号后，将所述测向天线阵列阵元的射频信号变至中频信号，通过所述第一通道和第二通道，分时测量获取将所述测向天线阵列阵元的射频信号变至中频信号时，所述测向天线阵列阵元经下变频后的iq数据；

4、根据所述iq数据，提取出第一通道和第二通道的5组相位差，并基于所述5组相位差，计算得到第一通道和第二通道的另5组相位差，计算出至少所述5组相位差和另5组相位差的相位差矢量，将所述相位差矢量与样本库存储的与所述相位差矢量所对应的样本相位差矢量进行比较运算，得到与所述相位差矢量相关的相关系数的最大值，在所述样本库中查找出与所述相关系数最大值所对应的入射角度，将所述入射角度作为测向结果。

5、可选的，射频开关矩阵中的开关，包括：单极四掷开关和双极双掷开关；

6、通过切换单极四掷开关，连接双通道接收机的测向天线阵列阵元中第二阵元、第三阵元、第四阵元或第五阵元中任意一个阵元，将所述测向天线阵列阵元的射频信号中第二阵元、第三阵元、第四阵元或第五阵元中任意一个阵元的射频信号输入至所述双通道接收机的第二通道；

7、通过切换双极双掷开关，连接双通道接收机的测向天线阵列阵元中的第一阵元和第二阵元，将所述测向天线阵列阵元的射频信号中第一阵元或第二阵元的射频信号输入至所述双通道接收机的第一通道，或将所述测向天线阵列阵元的射频信号中第一阵元或第二阵元的射频信号输入至所述双通道接收机的第二通道。

8、可选的，根据所述iq数据，根据所述iq数据，提取出第一通道和第二通道的1组相位差，包括：针对iq数据作n点的fft运算，得到针对所述iq数据的fft运算结果，针对所述fft运算结果作互相关运算，得到针对fft运算结果的互相关运算结果，针对所述fft运算结果作反正切运算，得到反正切运算结果，所述反正切运算结果即为提取出的第一通道和第二通道的相位差。

9、可选的，预设切换周期的每第五个切换周期，射频开关矩阵的双极双掷开关链接测向天线阵列阵元的第二阵元，射频开关矩阵的单极四掷开关链接测向天线矩阵的第四阵元。

10、可选的，5组相位差分别为：第二阵元与第一阵元的相位差、第三阵元与第一阵元的相位差、第四阵元与第一阵元的相位差、第五阵元与第一阵元的相位差和第四阵元与第二阵元的相位差。

11、再一方面，本发明还提出了一种用于双通道接收机测向的系统，包括：

12、信号输入单元，用于将所述双通道接收机的测向天线阵列阵元的射频信号输入至所述双通道接收机的第一通道和第二通道；

13、所述双通道接收机，通过所述双通道接收机射频开关矩阵中开关以预设切换周期的切换，连接所述双通道接收机的测向天线阵列阵元；

14、数据获取单元，用于在所述第一通道和所述第二通道接收到射频信号后，将所述测向天线阵列阵元的射频信号变至中频信号，通过所述第一通道和第二通道，分时测量获取将所述测向天线阵列阵元的射频信号变至中频信号时，所述测向天线阵列阵元经下变频后的iq数据；

15、输出单元，用于根据所述iq数据，提取出第一通道和第二通道的5组相位差，并基于所述5组相位差，计算得到第一通道和第二通道的另5组相位差，计算出至少所述5组相位差和另5组相位差的相位差矢量，将所述相位差矢量与样本库存储的与所述相位差矢量所对应的样本相位差矢量进行比较运算，得到与所述相位差矢量相关的相关系数的最大值，在所述样本库中查找出与所述相关系数最大值所对应的入射角度，将所述入射角度作为测向结果。

16、可选的，射频开关矩阵中的开关，包括：单极四掷开关和双极双掷开关；

17、通过切换单极四掷开关，连接双通道接收机的测向天线阵列阵元中第二阵元、第三阵元、第四阵元或第五阵元中任意一个阵元，将所述测向天线阵列阵元的射频信号中第二阵元、第三阵元、第四阵元或第五阵元中任意一个阵元的射频信号输入至所述双通道接收机的第二通道；

18、通过切换双极双掷开关，连接双通道接收机的测向天线阵列阵元中的第一阵元和第二阵元，将所述测向天线阵列阵元的射频信号中第一阵元或第二阵元的射频信号输入至所述双通道接收机的第一通道，或将所述测向天线阵列阵元的射频信号中第一阵元或第二阵元的射频信号输入至所述双通道接收机的第二通道。

19、可选的，根据所述iq数据，根据所述iq数据，提取出第一通道和第二通道的1组相位差，包括：针对iq数据作n点的fft运算，得到针对所述iq数据的fft运算结果，针对所述fft运算结果作互相关运算，得到针对fft运算结果的互相关运算结果，针对所述fft运算结果作反正切运算，得到反正切运算结果，所述反正切运算结果即为提取出的第一通道和第二通道的相位差。

20、可选的，预设切换周期的每第五个切换周期，射频开关矩阵的双极双掷开关链接测向天线阵列阵元的第二阵元，射频开关矩阵的单极四掷开关链接测向天线矩阵的第四阵元。

21、可选的，5组相位差分别为：第二阵元与第一阵元的相位差、第三阵元与第一阵元的相位差、第四阵元与第一阵元的相位差、第五阵元与第一阵元的相位差和第四阵元与第二阵元的相位差。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

23、本发明提供了一种用于双通道接收机测向的方法，包括：针对双通道接收机，通过所述双通道接收机射频开关矩阵中开关以预设切换周期的切换，连接所述双通道接收机的测向天线阵列阵元，将所述双通道接收机的测向天线阵列阵元的射频信号输入至所述双通道接收机的第一通道和第二通道；在所述第一通道和所述第二通道接收到射频信号后，将所述测向天线阵列阵元的射频信号变至中频信号，通过所述第一通道和第二通道，分时测量获取将所述测向天线阵列阵元的射频信号变至中频信号时，所述测向天线阵列阵元经下变频后的iq数据；根据所述iq数据，提取出第一通道和第二通道的5组相位差，并基于所述5组相位差，计算得到第一通道和第二通道的另5组相位差，计算出至少所述5组相位差和另5组相位差的相位差矢量，将所述相位差矢量与样本库存储的与所述相位差矢量所对应的样本相位差矢量进行比较运算，得到与所述相位差矢量相关的相关系数的最大值，在所述样本库中查找出与所述相关系数最大值所对应的入射角度，将所述入射角度作为测向结果。本发明提出的方法，通过切换射频开关矩阵的开关，得到iq数据，进而根据iq数据能够测算出相位差矢量，在根据相位差矢量得到测向结果，本发明测向方法简单易行，且测量的相位差矢量精度高，因此得到的测向结果更加精确。