[发明专利]一种被动雷达空间谱估计与合成波束的联合测向方法

摘要

本发明公开了一种被动雷达空间谱估计与合成波束的联合测向方法，通过构建被动雷达空间谱估计与合成波束的联合测向系统，包括宽带接收天线阵（1）、接收通道（2）、信号处理单元（3）、信号提取模块、信号采集解算模块（5）、空域扫描模块（6）和空间谱估计模块（7）；信号提取模块置于接受通道内，信号采集解算模块（5）、空域扫描模块（6）和空间谱估计模块（7）置于信号处理单元（3）内；宽带接收天线阵（1）接收目标辐射源的微波信号，信号经由接收通道（2）传递给信号处理单元（3），信号处理单元（3）完成对目标辐射源的测向。本发明比单纯采用谱估计进行全空域扫描的计算量降低了40%以上，能够在1ms内实现大空域搜索功能。

主权项

1.一种被动雷达空间谱估计与合成波束的联合测向方法，其特征在于具体步骤为：第一步 构建被动雷达空间谱估计与合成波束的联合测向系统被动雷达空间谱估计与合成波束的联合测向系统，包括：宽带接收天线阵(1)、接收通道(2)、信号处理单元(3)、信号提取模块、信号采集解算模块(5)、空域扫描模块(6)和空间谱估计模块(7)；所述信号提取模块置于接受通道内，所述信号采集解算模块(5)、空域扫描模块(6)和空间谱估计模块(7)置于信号处理单元(3)内；所述宽带接收天线阵(1)包含N个天线单元，以宽带接收天线阵(1)中心为坐标原点建立坐标系，以第i个天线为例，则第i个天线坐标表示为(xi，yi，zi)；宽带接收天线阵(1)与接收通道(2)用微波电缆连接；接收通道(2)的两个输出端口与信号处理单元(3)的射频电缆和控制电缆连接；信号处理单元(3)的通信接口与弹上惯导设备连接；信号提取模块的功能为：提取宽带接收天线阵(1)接收信号的幅度和相位；信号采集解算模块(5)的功能为：采集并解算接收通道(2)的幅度和相位；空域扫描模块(6)的功能为：进行数字波束合成并进行空域扫描；空间谱估计模块(7)的功能为：进行空间谱估计计算，获取信号的入射方向；第二步 信号提取模块(4)提取宽带接收天线阵(1)的幅度和相位信号提取模块根据宽带接收天线阵(1)接收目标辐射源辐射的微波信号，经由接收通道(2)下变频，频率为ω，由此得到宽带接收天线阵(1)接收到的信号频率f0及各天线的幅度和相位；第三步 信号采集解算模块(5)采集并解算接收通道(2)的幅度和相位信号处理单元(3)采集接收通道(2)输出的模拟信号，并根据计算得到通道的幅度和相位信息；第i个通道的幅度为Ei，相位为φi；第四步 空域扫描模块(6)进行数字波束合成并进行空域扫描空域扫描模块(6)进行数字波束合成和空域扫描处理，设来波方位角为α，来波俯仰角为β，根据预先的通道功率补偿值以及通道的幅度和相位信息，得到两组向量A和B，分别改变α、β的取值，使α、β的取值在全视场范围内以一定步长扫描，计算空域扫描值：C＝ABT选取C值最大点对应的α、β的取值，记为αm、βm；第五步 空间谱估计模块(7)进行空间谱估计计算并获取信号的入射方向根据得到的通道的幅度和相位信息，得到数据矩阵X，由X得到数据协方差矩阵R，R＝XXH；对R进行特征值分解得到R的噪声子空间导向矢量Un；用A与Un采用MUSIC算法对方位角αm、俯仰角βm附近空域进行搜索，搜索范围按实际情况确定，公式为：式中：P为谱峰值；找出极大值点对应的角度即信号的入射方向，完成测向；至此，完成了被动雷达空间谱估计与合成波束联合测向。