一种等基线宽谱噪声测向解模糊方法与流程

本发明属于雷达侦察，特别涉及一种等基线宽谱噪声测向解模糊方法。

背景技术：

1、在电子对抗领域，干扰与侦察始终是一对“矛与盾”的存在，相互激励着彼此的发展，复杂源等构成的电磁环境中，对于噪声源的感知始终是主要任务，获取噪声源的方法主要通过幅度、相位及谱分布等维度，考虑工程实现高精度低成本为出发点，需对利用少单元对宽谱噪声源的有效测向作进一步的研究，通过测向误差公式分析可知，长基线是保证测向精度的理论前提，当选用长基线进行测向时势必会引入测向模糊，通常的比相测向(即干涉仪测向)是考虑在同一频点下通过基线的比例关系来求解目标来波方向，但是宽谱噪声源的频点不局限于个别频点且同一时刻到达不同天线口面的频率也不尽相同，需要充分利用频率宽开的特点，可利用多个频点之间的相位关系来去除相位模糊。

技术实现思路

1、本发明针对上述技术问题，根据天线单元排布及噪声源功率谱密度的特点，提出了一种基于等基线宽谱噪声测向模糊求解的方法。

2、本发明基于等基线的天线安装，选取频点去除测向模糊，采用的技术方案如下：

3、步骤1，接收传感器感知的噪声频谱的特点，掌握噪声谱功率的分布特征，选取合适的频率区间，确定频谱的左右边界频点，作为后续选取测向频点的参考；

4、步骤2，明确阵元数目，选取对应的划分频率区间的素数序列，确定两两阵元相位差的差值的比例关系，通过级联求和的方式确定选取的频率区间需要划分的总数；依据划分结果结合素数序列，选取用于测向解模糊的频点；

5、步骤3，通过对各接收阵元收到的信号序列作快速傅里叶变换，获取对应频点处的相位信息，通过联立方程组结合差值之间的互质性去除相位模糊，求解入射方向。

6、进一步地，依据噪声谱能量分布的特点，大致可以分为两种类型：覆盖范围宽(百兆赫兹量级)且功率密度平均分布；覆盖范围较窄(兆赫兹量级)且能量主要集中于某一段频率区间(不同分布的情况有差异)，针对前者主要通过频谱分析，确定频率区间的左右边界[fl,fr]，其中fl指频率区间的最小值，fr指频率区间的最大值，主要选取最高能量频点左右各下降3db处的频点作为边界频点[fl,fr]。

7、进一步地，依据素数从小到大的排列顺序为l＝[2,3,5,7,…,n](l是一个素数序列)，为了便于频率区间的划分，从小值端开始选取数值与相位差值的差值的比例关系相匹配，对应的关系如下式所示：

8、△f12:△f23:…:△f(n-2)(n-1)＝l(1:n-1)

9、其中，n表示阵元数目，△f(n-2)(n-1)表示选取的相邻两个频点的频率差值，于是可以推得选取的具体频点为下式：

10、

11、其中，cumsum(·)表示级联相加，fn表示第n个频点，fs表示载波频率；接着通过两两阵元之间相差的差值之间的互质关系，联立方程组求解模糊数并反解入射角。

12、本发明以等基线的方式对噪声源的信号进行接收处理，通过选取合适频点，获取对应的相位信息，并通过求解相位差值的差值去除载波频率的影响，通过素数序列之间的互质关系去除模糊，获取目标方向信息。本发明依据等间距排布的天线阵列，选取宽谱噪声源频谱区间内少量点即可实现测向模糊的有效去除，并获得高精度的测向结果。

技术特征：

1.一种等基线宽谱噪声测向解模糊方法，其特征在于，所述等基线宽谱噪声测向解模糊方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种等基线宽谱噪声测向解模糊方法，其特征在于，所述步骤1中噪声谱能量分布包括两种类型：带宽覆盖范围宽且功率密度平均分布；带宽覆盖范围窄且能量集中于特定频率区间。

3.如权利要求2所述的一种等基线宽谱噪声测向解模糊方法，其特征在于，对于覆盖范围宽且功率密度平均分布的噪声谱能量分布，通过频谱分析，确定频率区间的左右边界[fl,fr]，其中fl指频率区间的最小值，fr指频率区间的最大值；对于覆盖范围较窄且能量主要集中于某一段频率区间的噪声谱能量分布，选取最高能量频点左右各下降3db处的频点作为边界频点[fl,fr]。

4.如权利要求1所述的一种等基线宽谱噪声测向解模糊方法，其特征在于，所述步骤2中，基于等基线的阵列分布，依据划分结果结合素数序列，根据素数序列的排列特征，选取用于测向解模糊的频点。

5.如权利要求4所述的一种等基线宽谱噪声测向解模糊方法，其特征在于，依据素数从小到大的排列顺序为l＝[2,3,5,7,…,n]，为了便于频率区间的划分，从小值端开始选取数值与相位差值的差值的比例关系相匹配，对应的关系如下式所示：

6.如权利要求1所述的一种等基线宽谱噪声测向解模糊方法，其特征在于，所述步骤3中，通过对各接收阵元收到的信号序列作快速傅里叶变换，获取对应频点处的相位信息，通过联立方程组结合差值之间的互质关系，去除相位模糊，求解目标方向。

7.如权利要求6所述的一种等基线宽谱噪声测向解模糊方法，其特征在于，通过快速傅里叶变换，将时域信息转换至频域，获取对应频点处的相位信息。

8.如权利要求7所述的一种等基线宽谱噪声测向解模糊方法，其特征在于，所述联立方程组具体如下：

9.如权利要求8所述的一种等基线宽谱噪声测向解模糊方法，其特征在于，由于f内包含公共的载频信息，通过两两之间的相减并结合上述频率的选择，得到成互质关系的方程组如下：

10.一种等基线宽谱噪声测向解模糊系统，其特征在于，采用如权利要求1～9中任一权利要求所述的等基线宽谱噪声测向解模糊方法。

技术总结
本发明公开一种利用等基线天线阵列解决对宽谱噪声源测向时方向模糊的方法，本方法基于宽谱噪声信号功率谱的特点，按照互质的关系选取用于测向的频点，依据阵元等间距的布阵，去除方位模糊获得噪声源的方向，本方法不但构型简单便于工程布设，同时算法理论易工程实现且测向精度高。

技术研发人员：何洋炎,李明,王林,何晓明,朱拥建
受保护的技术使用者：上海微波设备研究所（中国电子科技集团公司第五十一研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8