一种平滑后的比相法测角方法

技术领域

本发明涉及天线通信技术领域，具体涉及一种平滑后的比相法测角方法。

背景技术

比相法天线系统是将两个天线所接收到信号的相位加以比较来确定目标在一个坐标平面内的坐标。在遥远的区域内，两个天线都照射着同一空间范围，因此，由点目标反射回来的信号，实际上是振幅相同，而相位不同，以二维平面为例

设入射信号的入射角为θ，则信号到达两个天线的波程差为

ΔR＝d sinθ

造成的相位差为

arg()表示求相位。得到

上述的方法对多天线测角不准确，因此本发明提出一种平滑后的比相测角方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种平滑后的比相法测角方法，解决多天线测角不准的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种平滑后的比相法测角方法，所述测角方法包括以下步骤：

S1计算信号到达各个天线与原点的时延差对应的相位差；

S2确定接收到的多天线之间的信号Si(n)；

S3计算方位相位差

S4通过方位方向角Α分量和俯仰方向角E分量和

S5通过

更进一步的，所述S1中，设极坐标为(ρ，θ

选取原点为参考点，信号到达各个天线与原点的时延差为

式中：c为光速；

相位差为

式中：f

更进一步的，所述S3中，方位方向角Α分量位于XOZ平面，方位方向上信道到达天线T1和T4的信号是同时的，到达天线T2和T3的信号也是同时的，方位方向的波程差为到达天线T2和T1信号的波程差，由于波程差产生的相位差为

方位方向角Α的估计值为

更进一步的，所述S3中，俯仰方向角Ε分量位于YOZ平面，到达天线T1和T2的信号是同时的，到达天线T3和T4的信号也是同时的，俯仰方向的波程差为到达天线T4和T1信号的波程差，由于波程差产生的相位差为

俯仰方向角Ε的估计值为

更进一步的，所述S4中，方位方向角Α和俯仰方向角Ε与天线入射角

方位方向的波程差为到达天线T2和T1信号的波程差，由入射角

该波程差又可以由方位方向角Α分量计算得到

L

因此有

同理，俯仰方向的波程差为到达天线T4和T1信号的波程差，由入射角

该波程差又可以由方位方向角Ε分量计算得到

L

因此有

此时计算得到A和E，

更进一步的，对计算得到的

更进一步的，接收到的多天线之间的信号为

本发明的有益效果为：

本发明通过

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是多天线测角中相位关系图；

图2是四天线入射角度模型图；

图3是四天线入射方向角

图4是仿真测量得到不同SNR下的方位角度A图；

图5是仿真测量得到不同SNR下的俯仰角度E图；

图6是仿真测量得到不同SNR下的fai的角度信息图；

图7仿真测量得到不同SNR下的theta的角度信息图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例公开一种平滑后的比相法测角方法，如图1，入射方向是空间三维的，天线位于XOY平面，四个天线(T1～T4)等间隔分布成正方形，正方形的中心位于原点O，正方形的边长为d，天线的坐标以极坐标表示为(ρ，θ

多天线例如四天线四通道模型，天线系统由多个天线组成，每个天线有独立的接收通道。多根天线圆阵列的区别仅仅在于天线的极坐标(ρ，θ

式中：c为光速。

相位差为

式中：f

设4个天线接收通道以及正交下变频与滤波处理后的基带复信号分别表示为s

上述四天线四通道水平和俯仰的波程差的图形示意如图2所示：

方位方向角Α分量位于XOZ平面，上图示意，方位方向上信道到达天线T1和T4的信号是同时的，到达天线T2和T3的信号也是同时的，方位方向的波程差为到达天线T2和T1信号的波程差，由于波程差产生的相位差为

方位方向角Α的估计值为

同样，俯仰方向角Ε分量位于YOZ平面，到达天线T1和T2的信号是同时的，到达天线T3和T4的信号也是同时的，俯仰方向的波程差为到达天线T4和T1信号的波程差，由于波程差产生的相位差为

俯仰方向角Ε的估计值为

方位方向角Α和俯仰方向角Ε与天线入射角

该波程差又可以由方位方向角Α分量计算得到

L

因此有

同理，俯仰方向的波程差为到达天线T4和T1信号的波程差，由入射角

该波程差又可以由方位方向角Ε分量计算得到

L

因此有

所以此时计算得到A和E，

4天线圆阵列或正方形阵列的测角流程如下：

1)信号到达各个天线与原点的时延差对应的相位差

2)接收到的多天线之间的信号为

3)计算方位相位差

计算俯仰相位差

为了后续计算更加准确，对计算得到的

4)推导出方位方向角Α分量和俯仰方向角E分量和

最后就最终得到目标信号所在的角度位置信息。通过

本实施例给出了利用1000个符号进行计算，在不同E

图5是仿真测量得到不同SNR下的俯仰角度E图；图6是仿真测量得到不同SNR下的fai的角度信息图；图7仿真测量得到不同SNR下的theta的角度信息图。

本发明通过

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。