[发明专利]一种基于螺旋分布的半球形阵列和差测角解耦合方法

权利要求书

1.一种基于螺旋分布的半球形阵列和差测角解耦合方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：按照螺旋分布的排列方式将N个阵元分布在一个半径为R的半球面上；

步骤2：重新定义某方向到来的信号方位角和俯仰角θ，得到重新定义的慢速矢量r；

步骤3：假定目标波束期望方向为在步骤1和步骤2的基础上，合成波束指向分别为和四个波束，分别记为P₁、P₂、P₃和P₄；其中，△θ和分别为方位向和俯仰向的角度偏差；

步骤4：计算和波束P_sum、俯仰向差波束P_ele、方位向差波束P_azi、俯仰向差和比r_ele和方位向差和比r_azi；

步骤5：设置方位向观察窗和俯仰向观察窗θ_win，分别取方位向观察窗和俯仰向观察窗θ_win内的俯仰向差和比r_ele和方位向差和比r_azi，得到方位向和俯仰向的鉴角曲线，从而达到解耦合的目的。

2.根据权利要求1所述的基于螺旋分布的半球形阵列和差测角解耦合方法，其特征在于，步骤1中，所述按照螺旋分布的排列方式将N个阵元分布在一个半径为R的半球面上，具体包含如下子步骤：

子步骤1a，N个阵元中，其中将第m个阵元在坐标系中的位置记为点p_m，记q_m为点p_m在平面XOY的投影点，其中则根据螺旋分布的定义，得到：

其中，1≤m≤N；

其中，2≤m≤N-1，

子步骤1b，根据子步骤1a可得，第m个阵元在直角坐标系中的XYZ坐标为：

z_m＝Rsinθ_m

子步骤1c，根据子步骤1b得到的第m个阵元的阵元坐标，由此将N个阵元按照螺旋分布在一个半径为R的半球体上。

3.根据权利要求1所述的基于螺旋分布的半球形阵列和差测角解耦合方法，其特征在于，步骤2中，所述得到重新定义的慢速矢量r具体包含如下子步骤：

子步骤2a，假设一来波信号q为p点在平面XOZ的投影点，定义∠qOZ＝θ，

子步骤2b，根据慢速矢量的定义，得到慢速矢量为：

4.根据权利要求1所述的基于螺旋分布的半球形阵列和差测角解耦合方法，其特征在于，步骤3中，四个波束P₁、P₂、P₃和P₄的计算算法包含如下子步骤：

子步骤3a，根据半球形阵列波束形成的定义，得到指向的波束为：

其中，为目标方位角的角度，θ₀为目标俯仰角的角度，N为雷达阵列中阵元的总个数，H表示共轭转置，表示汉德蒙德积，L_i为雷达阵列中第i个阵元的空间位置，且L_i＝[x_i y_iz_i]^T,1≤i≤N，r为慢速矢量，为第i个阵元的空间位置指向的加权值，且j为虚数因子，λ为来波信号波长，为第i个阵元方向图函数，且

子步骤3b，根据子步骤3a，得到指向方向的波束P₁为：

子步骤3c，根据子步骤3a，得到指向方向的波束P₂为：

子步骤3d，根据子步骤3a，得到指向方向的波束P₃为：

子步骤3e，根据子步骤3a，得到指向方向的波束P₄为：