[发明专利]一种涡旋电磁波近场方位识别方法

说明书

一种涡旋电磁波近场方位识别方法，设置四种具有不同模态的涡旋电磁波对目标进行探测，获得四组回波数据，将四组回波数据两两进行干涉处理，消除目标斜距产生的相位，提取干涉后的六组回波相位，构造六组理论相位，使用搜索算法得到令干涉后的回波相位和理论相位之间的误差绝对值之和最小的高精度目标方位角。本发明在保证测量精度的条件下，仅使用四种模态即可完成方位识别，效率更高，更符合近场探测器快速测向的需求。

技术领域

本发明涉及一种基于多模态基线的涡旋电磁波近场高效高精度方位识别方法。

背景技术

随着现代防空的发展，新一代的定向识别不仅需要近场探测器提供目标距离信息，还要具备目标方位估计能力，实现对目标的精准定位。传统无线电近场探测器通常采用振幅法和相位法进行测角，这两种方法存在精度较低或者抗噪性能弱的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涡旋电磁波近场方位识别方法，满足无线电近场探测器对空目标的高效高精度测角需求。

为了达到上述目的，本发明提供一种涡旋电磁波近场方位识别方法，包含：

步骤S1、设置四种具有不同模态的涡旋电磁波对目标进行探测，获得四组回波数据；

步骤S2、将四组回波数据两两进行干涉处理，消除目标斜距产生的相位，提取干涉后的六组回波相位；

步骤S3、构造六组理论相位，使用搜索算法得到令干涉后的回波相位和理论相位之间的误差绝对值之和最小的高精度目标方位角。

所述步骤S1包含：

步骤S1.1、本发明采用多发单收模式，使用均匀圆形天线阵列产生涡旋电磁波，设置N个相同的各向同向发射天线，每个阵元均匀分布在半径为a的圆周上，采用位于中心的单个天线阵元接收目标回波，以接收天线为坐标原点建立球坐标系，p点为目标，r为接收天线到目标的距离，θ为俯仰角，俯仰角范围为[0,90°]，为目标方位角，方位角范围为[-180°,180°]；

生成轨道角动量模式数分别为l₁、l₁+B_l1、l₁+B_l2、l₁+B_l3的四种涡旋电磁波对目标进行照射，其中，B_l为两种模态的基线；

Bessel函数主瓣指向即为涡旋波主瓣方向：

其中，l为模态数，a为阵列半径，k＝2π/λ，λ为波长，J_l(kasinθ)表示第一类贝塞尔函数，

取模态数l为[1,50]，计算出每个模态对应的主瓣指向x_max，进行三段线性拟合：

在已知目标俯仰角θ₀的情况下，计算出波束指向位置x_0max，求出对应的拟合值

根据拟合值以及拟合公式，推导出对应的模态数l₁；

步骤S1.2、在确定模态数l₁后，设置三个模态基线B_l1＝1，B_l2＝-2l₁＝-28，B_l3＝-2l₁-1＝-29进行方位角测量，得到四组回波数据分别为：

所述步骤S2包含：