[发明专利]基于协同源电磁波空间结构关联信息的天线指向感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号源空间参数感知方法，尤其涉及一种基于协同源电磁波空间结构关联信息的接收机天线指向感知方法，属于导航、信号参数估计领域。

背景技术

磁航向传感器易受干扰，精度低，适用环境受限。寻北仪测量速度慢，在运动平台上使用的寻北仪结构复杂，涉及惯导传感器。适用于运动平台的重力传感器也涉及惯导传感器。运动平台航向、姿态信息大多从惯导传感器融合其他信息获取。目前使用的运动平台航向、姿态信息系统结构复杂，质量体积大，耗费能量，故障率高。而发展中的微型惯导测量精度不高。

在某些航空航天应用领域对航向、姿态导航有特殊的要求，如测量速度快，精度高，体积、质量、能耗小，抗大加速，抗辐射，抗极端温度，抗震动等。这些要求使得航向、航姿导航设备成本很高。

全球导航卫星系统目前包括GPS、GLONASS、北斗和GALILEO，卫星导航信号一般为码分多址或频分多址源，国内外都研究在地球卫星导航系统接收端，利用多点接收，三角计算的方法感知姿态。缺点是体积大、精度低、系统复杂、速度慢，影响了该技术的推广应用。卫星导航接收机收到的电磁波包含了多个卫星波结构空间信息，这些信息与接收平台航向、姿态信息具有密切关联性，由波结构空间信息转化为接收平台航向、姿态信息，信息的利用直接高效，不受飞行平台航向、姿态及其运动影响。传统的波空间参数估计需用阵列天线，这种天线就是多点接收信号。

MIMO技术综合利用多发射源和接收元协同产生的空、时、频、极化信息，优化系统性能，成为研究热点。协同源导航测控也出现新动向，卫星、飞机、舰船、车辆等运动平台载协同源信号处理技术使得系统通信能力和可靠性大幅提高。

建立协同源电磁波空间结构关联信息，使得多个信号源空间参数信息都对基准源空间参数估计产生作用。这为减少运动平台接收元数量提供了理论基础。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够通过单天线接收导航信号，实现接收机天线指向感知的基于协同源电磁波空间结构关联信息的天线指向单接收元感知方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于协同源电磁波空间结构关联信息的天线指向感知方法，包括以下步骤：

步骤1：根据协同源先验信息或协同源传递信息，计算地理坐标系下各协同源空间参数，确定各协同源波结构向量及信号源电磁波空间结构关联矩阵；

步骤2：以极化敏感的电磁矢量传感器中的1个天线单元接收协同源中的移相键控信号，根据所述信号相位偏移变化，计算出各信号的极化椭圆倾角；

步骤3：根据信号源电磁波空间结构关联矩阵和各信号的极化椭圆倾角，求得各信号波达向量与天线指向的夹角；

步骤4：根据各信号的极化椭圆倾角和各信号波达向量与天线指向的夹角，将接收机坐标系下天线指向向量转换到基准源波结构坐标系，再转换到地理坐标系，完成接收机天线指向感知。

本发明提供的基于协同源电磁波空间结构关联信息的天线指向感知方法，相比现有技术，具有以下有益效果：

1)综合利用信号源波结构关联信息，能降低接收端天线阵元数量。仅利用电磁矢量传感器中单接收单元在单接收点接收导航信号，运动平台单点接收，有别于需多点测量的三角计算法，系统可微型化。

2)此功能可用于目标识别，信号抗干扰，防欺骗。

3)利用现有全球导航卫星系统(目前包括GPS、GLONASS、北斗和GALILEO)导航信号，或测控信号，仅在接收端进行信号处理，就可实现天线方向估计，可替代磁航向传感器、重力向传感器、寻北仪等传感器，也可用于运动平台航向/姿态测量。可安装在车辆、舰船、飞行器等平台，使运动平台增加了航向、姿态测量功能(利用OFDM克服多径干扰)，为智能化现代交通打下了基础；

4)航向、姿态测量能与测控导航系统集成为一体，适宜微型飞行器(MAV，Micro Air Vehicles)使用；

5)电磁波作为火箭、导弹或炮弹的航向、姿态信息源，具有耐大加速度和恶劣环境的特点，本发明适用于科研试验和军事训练的靶机以及试验导弹，能有效降低作为易耗品飞行器的成本；

6)移动通信、卫星通信等系统经稍许改造，就可用本方法，本方法还能应用在建筑、采矿、防灾减灾等领域；

7)本发明也可与惯导融合使用，以适应不同的应用场合。

8)本发明可无模糊确定地理坐标系下接收机天线指向。

附图说明

图1为极化电磁波椭圆状旋转电场波结构坐标系示意图；