[发明专利]双通道相关干涉仪测向样本线性插值方法

说明书

本发明公开的一种双通道相关干涉仪测向样本线性插值方法，测向准确度高、测向速度快。本发明通过下述技术方案实现：基于双通道测向接收机采集到的IQ信号，计算参考天线单元与其他各天线单元接收到的IQ信号之间的相位差，根据计算出的相位差，组成测向矢量；根据相位差之间的计算关系，计算出全相位差样本，并构成测向体制下的测向矢量和目标函数模型，通过线性插值，组成一个完整的测向样本数据库；根据测向矢量的频率，读取测向样本数据库相应频点的相位差数据矩阵，将测得的测向矢量与读取出的相位差数据矩阵进行相关计算，相关值最大处作为方向的估计值。本发明解决了现有技术收数复测、建立相位差样本库效率低下的问题。

技术领域

本发明涉及无线电测向技术领域双通道相关干涉测向技术，尤其是基于测量样本线 性插值的双通道相关干涉仪测向方法。

背景技术

随着无线电通信事业的迅速发展，无线电频谱资源日益紧无线电测向技术在通信、 雷达及声纳等领域越来越具有重要应用。无线电测向学是与无线电工程学、无线电电子学、 地球物理学、无线电通信技术、计算机技术、数字技术紧密相关的一门科学。无线电信号的 方向测量方法的物理基础是电磁波的远场传播特性。在远场区域的平面或球面电磁波具有下 列的特性:1.是横电磁波，即电磁场(强度)矢量只在与传播矢量垂直的方向。在自由空间， 传播矢量的方向与能量传播方向即坡印廷矢量的方向相同。2.等相位面的法线矢量也与传播 矢量的方向相同。因此可以明显地看出，存在两种确定传播矢量方向的方法:测量场强(或极 化)方向和测量(等)相位面空间的位置。所以，人们也把测向方法区分为幅度(或极化)和相 位测向体制(技术)。从技术发展过程来看，先有幅度(或极化)的测向体制，然后有相位测向 体制。根据技术发展，(比)幅度方法的测向体制在硬件实现上相对比较简单些，所以其测量 方向的准确度也较低一些。随着双通道接收机技术的成熟，相位测向体制开始了应用，而且， 表现了高的测向准确度的结果。而相位体制中的相关干涉仪技术又是相位技术中的一种。双 通道相关干涉仪测向是由测向天线阵列与接收机来实现的。相关干涉仪是一种通过对天线阵 列复数电压测量并采用相关技术实现测向的新型数字式设备，具有高精度、高灵敏度等优势， 但其缺点是算法运算量较大，需要在全方位角范围内顺次进行向量的相关运算并进行最大值 搜索，耗时较长，对短时通信设备难以实时测向和定位。其中，测向处理器由高速ADC、 FPGA和DSP组成，为双通道结构，每个通道的结构基本相同，都由正交下变频单元、高速 采样单元、预处理单元、测向处理器等单元组成，测向处理机两个通道共用。测向通道预处 理单元正交下变频单元，正交下变频单元完成中频信号的零中频化，其输入是中频信号，输 出是IQ正交零中频。输出分为两路，一路供高速采样，一路供监测点监视。传统干涉仪测 向具有较高的测向精度；天线布阵方式灵活，可采用长短基线结合方式进一步提高测向精度。 缺点:测向范围不能覆盖全方位；没有对多信号的同时分辨力。相关干涉仪技术的测量过程中， 每次至少需要测量两个单元天线的(复数)信号电压(幅度和/或相位差)，因此也至少需要两 台相关接收机或一台双通道接收机，然后对在适当的频率和方位间隔上建立的采样的样本数 据进行相关运算和插值计算，以获得来波到达角。双通道或多通道体制的相关干涉仪技术的 设备，需要的测向天线的样本数据也比较少，对于较大的基线情况甚至不需要借助于测向天 线的样本数据就能进行测向。