基于机载平台的无线电测向技术研究与应用

摘要

无线电测向技术是一门既和国防科技紧密联系，又与生产生活息息相关的学科。在军事领域表现为电子侦察对抗，民用领域上主要应用于无线电频谱监管。
　　本文中研究的无线电测向技术主要应用于频谱监管中的干扰源搜索领域，目的是获得无线电发射源的方位信息，对于搭载在空中平台的测向机，同时获得方位角和俯仰角是必要的。现阶段的干扰源搜索多采用定向天线，以人工或车载的方式搜索排查，在局部热点地方也正在尝试采用多站网格化监控的形式，该方案的缺点是一次投资巨大，同时也缺乏灵活性。因此，本文提出一种搭载于机载平台的单站无线电测向方案，该系统具有实时测向、灵活机动的特点。作为网格化监控的补充，对一些非人员密集但电磁环境管制严格区域，如郊区的机场周边、铁路沿线等地区，能够实现快速的干扰源搜索。作为地空一体化监控平台的组成部分，在该领域探索了一种未来的研究方向，具有很强的参考意义和实用价值。为此，本文主要做了以下工作:
　　首先，针对传统平台的测向方案，进行了重新设计和优化，以适应机载平台的应用。具体体现在以下两个方面，一是采用了小型轻量化的五阵元天线和双通道宽带接收机，使整个系统结构更为紧凑;二是采用了改进的干涉仪的测向方案，保证测向精度的同时具有更高的实时测向效率。测向方案的选择和硬件设计是紧密关联的，二者构成了一套适用于机载平台的高效测向系统。
　　其次，对高精度的相位差测量进行了详细的分析，保证了整个干涉仪测向系统的精度。其中提出了基于稀疏傅里叶变换的互谱法，进一步提高了相位差的测量效率，适合实时性要求较高的机载平台，这是本文算法的重点和创新点所在。在得到相位差后，采用基于匹配滤波的思想，根据互相关的原理使实时测量的相位差和样本库进行匹配，确定来波方向。
　　最后，对搭建完成的测向系统进行实地测试。由于是前期的可行性验证测试，为了降低测试成本,同时又尽可能模拟空中环境，测试场选择在具有一定高度差的空旷地。测试结果表明，利用该方案搭建的测向系统满足工程应用的要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 无线电测向技术的意义

1．2 测向技术的发展概况和存在问题

1．3 论文研究内容和章节安排

2 无线电测向技术

2．1 无线电测向体制概述

2．1．1 基于幅度的无线电测向技术

2．1．2 干涉仪测向技术’

2．1．3 TDOA测向技术和干涉仪测向技术比较

2．2 干涉仪测向技术

2．2．1 相位和相位差

2．2．2 相位差的测量

2．2．3 辐射源方位估计

2．2．4 相位模糊与解模糊

2．3 无线电测向技术指标

3 基于谱分析法的相位差测量技术

3．1 基于FFT的谱分析法

3．1．1 测量原理

3．1．2 噪声背景下的误差分析

3．2 互谱法求相位差

3．2．1 测量原理

3．2．2 噪声背景下的误差分析

3．3 FFT谱分析法和互谱法仿真对比

3．4 SFT算法和改进的互谱法

3．4．1 SFT的相关概念

3．4．2 SFT实现过程

3．4．3 基于SFT的互谱法相位差测量

3．4．4 SFT仿真结果

3．4．5 两种互谱法的算法复杂度对比

4 相关干涉仪测向技术

4．1 五元圆阵模型

4．2 相关干涉仪测向原理

4．2．1 测向原理

4．2．2 样本库的建立

4．2．3 相关匹配计算

4．3 相关干涉仪测向仿真实现

5 基于机载平台的测向系统应用与测试

5．1 系统方案

5．1．1 方案介绍

5．1．2 实现框图

5．2 系统组成

5．3 系统调试和测试

5．3．1 室内调试

5．3．2 现场测试

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果