CN116819430B - 一种强辐射源背景下的同频信号的测向方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种强辐射源背景下的同频信号的测向方法，属于无线电测向技术领域。本发明利用喇叭天线组成的测向设备圆阵列接收信号，以信号功率最大的天线接收的信号为模板进行相关处理，通过合成相关序列峰值位置处的相关向量与方向向量集合中的每个方向向量进行匹配，确定匹配值集合中的最大值对应的方向即为合成相关序列峰值位置处的干扰源测向结果，实现测向设备与强辐射源共址情况下对干扰源测向的目的。

Description

一种强辐射源背景下的同频信号的测向方法

技术领域

本发明属于无线电测向技术领域，具体涉及一种强辐射源背景下的同频信号的测向方法。

背景技术

无线电频谱蕴含着巨大的经济价值、社会价值和国防军事价值，随着无线电作为广播、通信、雷达等装备的载体在信息传播、目标监测等方面所发挥的作用越来越重要，遇到有意或无意的无线电干扰的情况也越来越多，各种无线电干扰源对无线电通信、雷达等装备形成的威胁也越来越严重。

目前，已有很多检测信号、确定信号来波方向的方法，包括干涉仪测向、常规波束形成测向、自适应波束形成测向、高分辨空间谱测向等方法。但是，在测向设备与强辐射源共址情况下，即测向设备在强辐射源附近工作时，检测干扰源辐射的信号、确定干扰源辐射的信号来波方向的测向设备一般只能工作在与共址强辐射源不同的时域、频域。当测向设备与共址强辐射源工作于相同的时域、频域时，由于受到远近效应的影响，测向设备接收到的远距离干扰源辐射的信号幅度远小于测向设备接收到的近距离共址强辐射的信号幅度，使得干涉仪、常规波束形成等检测信号、确定信号来波方向的方法只能检测到共址强辐射源的信号、确定共址强辐射源的信号来波方向，而难以检测干扰源辐射的信号、确定干扰源辐射的信号来波方向，限制了测向设备检测信号、确定信号来波方向的能力。为此，需要解决测向设备与强辐射源共址情况下测向设备与强辐射源工作于相同的时域、频域时的干扰源测向问题，以满足实时有效应对干扰源威胁、及时采取相应对抗措施的需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种强辐射源背景下的同频信号的测向方法，以解决针对测向设备与强辐射源共址情况下由于强辐射源信号远远强于干扰信号导致干扰源难以检测、难以测向的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种强辐射源背景下的同频信号的测向方法，该方法包括以下步骤：

S1、设置组成测向设备圆阵列的喇叭天线个数、搜索的方向个数和搜索的方向集合，与搜索的方向集合一一对应的方向向量集合，按照采样周期采集信号的样本数，峰值位置集合的个数K；

S2、在测向设备与强辐射源共址情况下，采集测向设备所有天线接收的信号，确定每个天线接收的信号功率，从而确定信号功率最大的天线接收的信号；

S3、以信号功率最大的天线接收的信号为模板，确定所有天线接收的信号相关序列，进而确定合成相关序列，并确定合成相关序列除了最高峰之外的前K个最高的峰值位置；

S4、由合成相关序列峰值位置，确定对应的相关向量，并与方向向量集合中的每个方向向量进行匹配，确定合成相关序列峰值位置处的匹配值，匹配值集合中的最大值对应的方向即为合成相关序列峰值位置处的干扰源测向结果，进而确定测向设备与强辐射源共址情况下的干扰源测向结果。

(三)有益效果

本发明提出一种强辐射源背景下的同频信号的测向方法，本发明的有益效果是：使用本发明提出的一种强辐射源背景下的同频信号的测向方法，利用喇叭天线组成的测向设备圆阵列接收信号，可在强辐射源信号压制干扰源辐射的脉冲信号的情况下抑制强辐射源信号对非主瓣进入的喇叭天线接收的信号的影响，提高对干扰源的检测性能；以信号功率最大的喇叭天线接收的信号为模板进行相关处理，通过合成相关序列峰值位置处的相关向量与方向向量集合中的每个方向向量进行匹配，可获得被动匹配滤波处理的信噪比增益，提高对干扰源的测向性能。因此，本发明可用于测向设备与强辐射源共址情况下测向设备与强辐射源工作于相同的时域、频域时的干扰源测向，为实时有效应对干扰源威胁、及时采取相应对抗措施提供干扰源的检测、测向信息。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明针对测向设备与强辐射源共址情况下由于强辐射源信号远远强于干扰信号导致干扰源难以检测、难以测向的问题，利用喇叭天线组成的测向设备圆阵列接收信号，以信号功率最大的天线接收的信号为模板进行相关处理，通过合成相关序列峰值位置处的相关向量与方向向量集合中的每个方向向量进行匹配，确定匹配值集合中的最大值对应的方向即为合成相关序列峰值位置处的干扰源测向结果，实现测向设备与强辐射源共址情况下对干扰源测向的目的。

本发明的技术方案为：

一种强辐射源背景下的同频信号的测向方法，该方法包括：

S1、设置组成测向设备圆阵列的喇叭天线个数、搜索的方向个数和搜索的方向集合，与搜索的方向集合一一对应的方向向量集合，按照采样周期采集信号的样本数，峰值位置集合的个数K；

S2、在测向设备与强辐射源共址情况下，采集测向设备所有天线接收的信号，确定每个天线接收的信号功率，从而确定信号功率最大的天线接收的信号；

S3、以信号功率最大的天线接收的信号为模板，确定所有天线接收的信号相关序列，进而确定合成相关序列，并确定合成相关序列除了最高峰之外的前K个最高的峰值位置；

S4、由合成相关序列峰值位置，确定对应的相关向量，并与方向向量集合中的每个方向向量进行匹配，确定合成相关序列峰值位置处的匹配值，匹配值集合中的最大值对应的方向即为合成相关序列峰值位置处的干扰源测向结果，进而确定测向设备与强辐射源共址情况下的干扰源测向结果。

本发明具体包括以下步骤：

S1、设置组成测向设备圆阵列的喇叭天线个数M、搜索的方向个数N、搜索的方向集合{θ₁,θ₂,…,θ_N}、与搜索的方向集合一一对应的方向向量组成的集合为{a(θ₁),a(θ₂),……,a(θ_N)}，按照采样周期采集信号的样本数L，峰值位置集合的个数K；

S2、在测向设备与强辐射源共址情况下采集测向设备所有天线接收的信号，为M×L阶矩阵X，确定第m个天线接收的信号功率：

p(m)＝||X(m,1:L)||

其中，X(m,1:L)为矩阵X的第m行向量，||||为向量的范数，m＝1,2,…,M；从而确定信号功率最大的天线接收的信号为其中

表示接收的信号的功率最大的天线序号；

S3、以信号功率最大的天线接收的信号为模板，确定第m个天线接收的信号的相关序列，为：

其中，FFT和IFFT为快速傅里叶变换和快速傅里叶逆变换，()^*为共轭，⊙表示对应元素相乘，m＝1,2,…,M；进而确定合成相关序列，为

并确定合成相关序列h(1:L)除了最高峰之外的前K个最高的峰值位置t₁,t₂,…,t_K；

S4、由合成相关序列峰值位置t_k，k＝1,2,…,K，确定对应的相关向量为q(1:M,t_k)，与方向向量集合中的每个方向向量a(θ_n)，n＝1,2,…,N，进行匹配，确定合成相关序列峰值位置t_k处的匹配值为

g(θ_n,t_k)＝|q(1:M,t_k)a(θ_n)|

其中，||为绝对值；

匹配值集合{g_m(θ₁,t_k),g(θ₂,t_k),…,g(θ_N,t_k)}中的最大值对应的方向即为合成相关序列峰值位置t_k处的测向结果，记为进而确定测向设备与强辐射源共址情况下的干扰源测向结果为/>

实施例1：

下面结合实施例对本发明的实用性进行分析。

实施例：在本例中，设置组成测向设备圆阵列的喇叭天线个数M＝8、搜索的方向个数N＝360和搜索的方向集合{0,1,…,359}度、与搜索的方向集合一一对应的方向向量组成的集合为{a(0),a(1),……,a(359)}，按照采样周期采集信号的样本数L＝256，峰值位置集合的个数K＝2；在测向设备与强辐射源共址情况下，相对于测向设备，强辐射源信号的来波方向为180度，信噪比为26dB；干扰源辐射的脉冲信号的来波方向为90度，信噪比为0dB；可见，信号到达测向设备时，强辐射源信号比干扰源辐射的脉冲信号功率强26dB。强辐射源信号为线性调频信号，带宽5MHz，脉冲宽度10us；干扰源辐射的脉冲信号也是线性调频信号，带宽5MHz，脉冲宽度10us；干扰源辐射的脉冲信号在频域上与强辐射源信号完全重叠，在时域上与强辐射源信号有1/4重叠。

在测向设备与强辐射源共址情况下采集测向设备所有天线接收的信号，为8×256阶矩阵，利用干涉仪测向、常规波束形成测向、自适应波束形成测向、高分辨空间谱测向等检测信号、确定信号来波方向的方法只能检测到共址强辐射源信号、确定共址强辐射信号来波方向为180度，难以检测干扰源辐射的信号、确定干扰源辐射的信号来波方向；采用本发明方法，可检测到干扰源辐射的信号、确定干扰源辐射的信号来波方向为90度，实现了测向设备与强辐射源共址情况下对干扰源测向的目的。

本发明的有益效果是：使用本发明提出的一种强辐射源背景下的同频信号的测向方法，利用喇叭天线组成的测向设备圆阵列接收信号，可在强辐射源信号压制干扰源辐射的脉冲信号的情况下抑制强辐射源信号对非主瓣进入的喇叭天线接收的信号的影响，提高对干扰源的检测性能；以信号功率最大的喇叭天线接收的信号为模板进行相关处理，通过合成相关序列峰值位置处的相关向量与方向向量集合中的每个方向向量进行匹配，可获得被动匹配滤波处理的信噪比增益，提高对干扰源的测向性能。因此，本发明可用于测向设备与强辐射源共址情况下测向设备与强辐射源工作于相同的时域、频域时的干扰源测向，为实时有效应对干扰源威胁、及时采取相应对抗措施提供干扰源的检测、测向信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种强辐射源背景下的同频信号的测向方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、设置组成测向设备圆阵列的喇叭天线个数、搜索的方向个数和搜索的方向集合，与搜索的方向集合一一对应的方向向量集合，按照采样周期采集信号的样本数，峰值位置集合的个数K；

S2、在测向设备与强辐射源共址情况下，采集测向设备所有天线接收的信号，确定每个天线接收的信号功率，从而确定信号功率最大的天线接收的信号；

S3、以信号功率最大的天线接收的信号为模板，确定所有天线接收的信号相关序列，进而确定合成相关序列，并确定合成相关序列除了最高峰之外的前K个最高的峰值位置；

S4、由合成相关序列峰值位置，确定对应的相关向量，并与方向向量集合中的每个方向向量进行匹配，确定合成相关序列峰值位置处的匹配值，匹配值集合中的最大值对应的方向即为合成相关序列峰值位置处的干扰源测向结果，进而确定测向设备与强辐射源共址情况下的干扰源测向结果；

其中，

所述步骤S1具体包括：设置组成测向设备圆阵列的喇叭天线个数M、搜索的方向个数N、搜索的方向集合{θ₁，θ₂，...，θ_N}、与搜索的方向集合一一对应的方向向量组成的集合为{a(θ₁)，a(θ₂)，......，a(θ_N)}，按照采样周期采集信号的样本数L，峰值位置集合的个数K；

所述步骤S2具体包括：

在测向设备与强辐射源共址情况下采集测向设备所有天线接收的信号，为M×L阶矩阵X，确定第m个天线接收的信号功率：

p(m)＝||X(m，1：L)||

其中，X(m，1：L)为矩阵X的第m行向量，||||为向量的范数，m＝1，2，...，M；从而确定信号功率最大的天线接收的信号为其中

表示接收的信号的功率最大的天线序号；

所述步骤S3具体包括：

以信号功率最大的天线接收的信号为模板，确定第m个天线接收的信号的相关序列，为：

其中，FFT和IFFT为快速傅里叶变换和快速傅里叶逆变换，()^*为共轭，⊙表示对应元素相乘，m＝1，2，...，M；进而确定合成相关序列，为

并确定合成相关序列h(1：L)除了最高峰之外的前K个最高的峰值位置t₁，t₂，...，t_K。

2.如权利要求1所述的强辐射源背景下的同频信号的测向方法，其特征在于，组成测向设备圆阵列的喇叭天线个数M＝8。

3.如权利要求1所述的强辐射源背景下的同频信号的测向方法，其特征在于，搜索的方向个数N＝360，搜索的方向集合为{0，1，...，359}度。

4.如权利要求3所述的强辐射源背景下的同频信号的测向方法，其特征在于，与搜索的方向集合一一对应的方向向量组成的集合为{a(0)，a(1)，......，a(359)}。

5.如权利要求1所述的强辐射源背景下的同频信号的测向方法，其特征在于，按照采样周期采集信号的样本数L＝256。

6.如权利要求1所述的强辐射源背景下的同频信号的测向方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

由合成相关序列峰值位置t_k，k＝1，2，...，K，确定对应的相关向量为q(1：M，t_k)，与方向向量集合中的每个方向向量a(θ_n)，n＝1，2，...，N，进行匹配，确定合成相关序列峰值位置t_k处的匹配值为

g(θ_n，t_k)＝|q(1：M，t_k)a(θ_n)|

其中，||为绝对值；

匹配值集合{g(θ₁，t_k)，g(θ₂，t_k)，...，g(θ_N，t_k)}中的最大值对应的方向即为合成相关序列峰值位置t_k处的测向结果，记为k＝1，2，...，K；进而确定测向设备与强辐射源共址情况下的干扰源测向结果为/>