[发明专利]一种小口径低频段阵列搭建及测向校准方法

说明书

本发明提供了一种小口径低频段阵列搭建及测向校准方法，选择低剖面端射共形天线，将天线与平台共形布阵，按照阵列阵元空间位置关系构建电磁矢量传感器阵列模型，设置相关模型参数，并进行测向仿真，根据仿真结果和相关限制条件调整共形阵列的阵元数、阵元位置；在阵列布阵确定后，先通过旋转阵列和校正源方式，判断零位、减小零位误差，再通过将阵列在转台上，零位对准后，离散获取一组校正数据，经相应的旋转后，离散获取另一组校正数据，将两组数据处理后比较，调整阵列流型，提高了小口径低频段阵列测向精度。

技术领域

本发明涉及天线阵列布阵测向技术领域，特别涉及一种小口径低频段阵列搭建及测向校准方法。

背景技术

现有阵列测向体制主要采用干涉仪测向、圆阵相关干涉仪测向、空间谱估计测向等。不论哪种测向体制，测向误差都与阵列孔径、信号波长λ、通道幅相测量精度、频率测量精度(影响忽略不计)、入射角等因素有关。其中空间谱估计测向算法若使用的数据信噪比适当高，阵列流型构建的足够准确，在理论上可以做到任意精度的波达方向估计，但当阵列流型存在不可避免的实际误差时，空间谱估计算法的性能迅速下降，甚至失效，因此对空间谱估计测向算法来说影响测向精度的因素还包括阵列流型准确性。

由测向理论可知，小口径低频段阵列实现高精度测向比较困难，传统的干涉仪、圆阵相关干涉仪测向体制等难以达到较高的测向精度，而采用空间谱估计测向技术有利于小口径低频段阵列高精度测向的实现，见文献：UHF波段被动雷达导引头测向技术研究，郭立民，司伟建，刘志宏；弹箭与制导学报，2009(29)，2，page(s)：55-57；该文献仿真对比了UHF波段采用圆极化天线，干涉仪布阵测向精度和圆阵布阵空间谱估计算法的测向精度，得出了空间谱估计算法测向精度更高的结论，从测向体制上给出了低频段阵列高精度测向的实现方法。

电磁波不仅是时间的函数而且是空间位置的函数，阵列测向就是根据接收电磁波信号的时域、空域信息测向，因此提高阵列测向精度的有效方法是最大利用电磁波的空域、时域信息。特别是针对小口径低频段阵列，充分利用平台空间，能有效于提高测向精度。通常阵列天线选择共口面单元天线进行阵列布阵，低频段天线单元尺寸大，占用平面空间大，使阵列有效口径减小，在小口径限制条件下低频段测向精度较低。随着共形天线技术不断发展，采用共形天线阵列布阵，能够最大利用口径，有利于提高小口径低频段阵列测向精度。

目前针对共形阵列测向方法，典型实用的是电磁矢量阵列测向技术，其测向精度可以通过阵列建模仿真计算。实际工程应用中，共形天线阵列的阵元不一致性、阵元遮挡、阵元互耦等影响将引入阵列流型误差，目前建模、算法消除阵列流型误差还处于研究阶段(存在建模误差)，而阵列流型误差对测向性能影响很大。通常采用有源离散校正方式，在离散空域、频域、极化域获取阵列流型，但针对小口径低频段共形天线阵列，由于阵元口径远小于工作波长，其抗波前失真能力弱，导致低频段校正容易受干扰信号影响，使校正获取的阵列流型准确性难以判断。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种小口径低频段阵列搭建及测向校准方法，通过共形天线及布阵技术，构成共形阵列，能够最大增加阵列有效口径，最大利用空域信息，共形阵列为电磁矢量传感器阵列，天线物理尺寸更小，对口径要求降低，同时可以获得空间和极化信息等，提高低频段测向精度；电磁矢量传感器阵列主要通过有源离散校正方式获得阵列流型，即直接通过离散测量、存储、内插等来获得阵列流型，通过本方法在有源校正过程中分析判断和保证阵列流型的准确性，提高了小口径低频段测向精度。

本发明提供了一种小口径低频段阵列搭建方法，具体技术方案如下：

S1：获取搭建平台口径尺寸参数，选择确定天线体制；

S2：根据阵列阵元空间位置关系构建电磁矢量传感器阵列模型，并设置模型参数，用极化-空域联合谱估计算法进行测向仿真，并计算仿真阵列测向精度；

S3：根据阵列测向精度仿真结果，以及天线阵列参数，通过接收信号矢量计算，调整获得阵列的阵元数、阵元位置，完成小口径低频段共形天线阵列的组阵。