[发明专利]一种基于距离和载波相差的二维角度解算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于距离和载波相差的二维角度解算方法，属于无线电测量技术领域。

背景技术

在公开刊物及公开渠道上了解到的方位、俯仰二维角度无线电测量中使用的方位角、俯仰角解算方法有2种：

(1)干涉法

干涉法的基本原理如图1所示：平面波以一定入射角到达2个天线阵元时，平面波必然先到达其中的一个阵元，后到达另一个阵元，到达时间不同导致两天线阵元的接收信号存在相位差，测量出相位差后，利用相位差与入射角之间的关系(式中，d为二天线阵元间距，θ为来波方向与天线法线方向间的夹角，为二天线接收目标信号之间的相位差，λ是入射波长)可以计算出入射角。

此方法假定入射波是平面波，应用于远距离目标测角且信号质量较好是具有较高的精度，但是应用于近距离目标测角时算法本身会引入较大的系统误差。

(2)空间谱估计法

空间谱估计法是一系列方法的总称，它的基本思想是利用协方差矩阵的特征结构，将任意阵列输出数据的协方差矩阵进行特征分解，从而得到与信号分量相对应的信号子空间和与信号分量相正交的噪声子空间，最后利用信号方向向量与噪声子空间的正交性来构成空间扫描谱，通过谱峰搜索，实现信号的入射方向估计。

此类方法假定入射波是平面波，在远距离目标测角时具有较高的精度和分辨率，应用于近距离目标测角时算法本身会引入较大的系统误差。同时此类方法计算量非常大，不适于处理器和存储器资源严重受限应用场景，例如深空探测中的飞行器间相对角度测量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种基于载波相差的二维角度解算方法，该方法使用测角天线阵多个阵元接收信号的相位差和天线阵面几何中心与目标飞行器间的距离测量值作为输入，将二维测角问题转换为一个测角目标函数的最大值搜索问题，通过搜索最大值即可得到方位角与俯仰角度值，实现了近距离目标的方位角与俯仰角的高精度测量，且能够有效抑制空间角度估计的模糊性。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种基于距离和载波相差的二维角度解算方法，包括如下步骤：

步骤(一)、确定测角目标函数m(α，β)最大值搜索的方位角步长st_α和俯仰角步长st_β，其中δ_α为方位角侧角精度，δ_β为俯仰角测角精度；

步骤(二)、计算复向量v，公式如下：