一种测向误差的空间频域校正方法

摘要

本发明属于无线电测向技术领域，具体涉及一种测向误差的空间频域校正方法。本发明的方法在天线阵列测向设备各个天线阵元接收通道的相位响应不一致、天线阵列测向设备各个天线阵元的接收信号未知、天线阵列测向设备的天线阵元位置未知的情况下，只利用天线阵列测向设备对未知方位的无线电信号测向、天线阵列测向设备对校准源的测向、校准源的位置坐标、天线阵列测向设备的位置坐标，即可在空间频域对天线阵列接收通道相位响应不一致引起的测向误差进行校正，从而在天线阵列测向设备对未知方位的无线电信号测向后进一步降低测向误差。

说明书

技术领域

本发明属于无线电测向技术领域，具体涉及一种测向误差的空间频域校正方法。

背景技术

对接收信号的方向进行估计有多种方法，其中较为常见的是利用天线阵列接收无线电信号，将天线阵列中各个天线阵元接收的无线电信号视为不同位置坐标上的空域采样，采用类似于对时域采样进行处理估计信号频率的方法，对空域采样进行处理估计空间频率，从而得到与空间频率一一对应的来波方向。同一远场信号入射到天线阵列的各个天线阵元时，具有各自的波程差，波程差引起各个天线阵元接收信号相位上的差异，来波的方位信息则包含于相位上的差异中。但是，天线阵列中各个天线阵元接收信号的通道往往在幅度和相位响应上不完全一致，导致各种依赖相位上的差异进行测向处理的方法，例如干涉仪、波束成形等测向方法，输出的测向结果存在偏差，甚至测向功能失效。

在实际应用中，即使在天线阵列测向设备测向之前，利用已知方位的校准信号源发射校准信号，通过对比已知方位对应的预先设置的方向向量和接收信号对应的实测方向向量，可以估计各个天线阵元的接收通道之间的相位响应不一致性，仍会由于温度变化、电路时频变化而不可避免的存在难以通过这种方法消除的相位响应不一致性，导致测向结果出现难以校正的偏差。此外，常用的天线阵列测向设备往往直接输出对信号的测向结果，而不输出各个天线阵元的接收通道的采样信号，而校正源位置坐标是已知的，所以有必要发展一种测向后，只利用测向结果和校正源位置坐标，对天线阵列接收通道相位响应不一致引起的测向误差进行校正的方法。

发明内容

本发明所要解决的问题就是针天线阵列测向设备各个天线阵元接收通道的相位响应不一致、天线阵列测向设备各个天线阵元的接收信号未知、天线阵列测向设备的天线阵元位置未知的情况，如何只利用天线阵列测向设备对未知方位的无线电信号测向、天线阵列测向设备对校准源的测向、校准源的位置坐标、天线阵列测向设备的位置坐标，在空间频域对天线阵列接收通道相位响应不一致引起的测向误差进行校正，从而达到在天线阵列测向设备对未知方位的无线电信号测向后对测向结果进一步进行校正的目的。

本发明的技术方案为：

一种测向误差的空间频域校正方法，首先设置天线阵列测向设备对未知方位的无线电信号的测向、对校准源的测向、校准源的位置坐标、天线线阵测向设备的位置坐标；然后根据校准源的位置坐标和天线线阵测向设备的位置坐标确定校准源参考来波方位；其次确定校准源参考来波方位对应的空间频率、天线线阵测向设备对校准源的测向对应的空间频率，进而确定空间频域校正量；接着确定天线阵列测向设备对未知方位的无线电信号的测向对应的待校正空间频率，并利用空间频域校正量对待校正空间频率进行校正，得到校正后的空间频率；最后由校正后的空间频率确定在天线阵列测向设备对未知方位的无线电信号测向后对测向结果进一步进行校正的测向结果。

本发明具体包括以下步骤：

S1、设置天线阵列测向设备对校准源的测向

S2、由校准源的位置坐标和天线阵列测向设备的位置坐标，确定校准源参考来波方位θ

S3、由天线阵列测向设备对校准源的测向，确定对应的空间频率

由校准源参考来波方位，确定对应的空间频率η

η

进而确定空间频域校正量

S4、确定天线阵列测向设备对未知方位的无线电信号的测向对应的待校正空间频率

并利用空间频域校正量对待校正空间频率进行校正，得到校正后的空间频率

S5、由校正后的空间频率确定在天线阵列测向设备对未知方位的无线电信号测向后对测向结果进一步进行校正的测向结果

本发明的有益效果是：使用本发明提出的一种测向误差的空间频域校正方法，在天线阵列测向设备各个天线阵元接收通道的相位响应不一致、天线阵列测向设备各个天线阵元的接收信号未知、天线阵列测向设备的天线阵元位置未知的情况下，只利用天线阵列测向设备对未知方位的无线电信号测向、天线阵列测向设备对校准源的测向、校准源的位置坐标、天线阵列测向设备的位置坐标，即可在空间频域对天线阵列接收通道相位响应不一致引起的测向误差进行校正，从而在天线阵列测向设备对未知方位的无线电信号测向后进一步降低测向误差。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实用性进行分析。

实施例

在本例中，设置天线阵列的阵元数M＝4、阵元的位置d

天线阵列测向设备对方位在-60度到60度之间按照均匀分布随机选取的601个信号进行测向，天线阵列测向设备的测向误差小于1度、2度、3度和4度的比例分别为17.30％、34.44％、53.58％和73.38％，而利用本发明提出的一种测向误差的空间频域校正方法，校正后的测向误差小于1度、2度、3度和4度的比例分别为36.27％、67.55％、86.36％和94.01％，分别改善了18.97％、33.11％、32.78％和20.63％。在天线阵元相位响应一致时，天线阵列测向设备的测向误差小于1度、2度、3度和4度的比例分别为36.94％、68.39％，88.52％和95.84％。可见，本发明更接近天线阵元相位响应一致时的情况，达到了在天线阵列测向设备对未知方位的无线电信号测向后对测向结果进一步进行校正的目的。