1.一种快速高精度测向方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、通过粗测向天线阵接收目标信号,获取目标粗方位角;
S2、根据精测向天线阵接收目标信号,构建阵列数据的协方差矩阵;
S3、对阵列数据的协方差矩阵进行特征分解,得到噪声子空间特征向量矩阵;
S4、采集天线阵列参数,并通过天线阵列参数构建导向矢量关系式;
S5、根据目标粗方位角、噪声子空间特征向量矩阵和导向矢量关系式进行二维谱峰搜索,获取目标方位角和俯仰角,完成高精度测向。
2.根据权利要求1所述的快速高精度测向方法,其特征在于,所述步骤S1包括以下分步骤:
S11、设定粗测向天线阵的参考天线接收电压为:E0=A0cosωt
其中,A0表示目标信号振幅,ω表示目标信号角频率,t表示时间;
S12、以参考天线接收电压E0为基础,获取东南西北四个方向粗测向天线阵阵元的接收电压为:
其中,EE、ES、EW和EN分别表示东南西北四个方向粗测向天线阵阵元的接收电压,π表示圆周率,λ表示目标信号的波长,θ表示目标信号入射仰角,α表示目标信号入射方位角,d表示天线直径;
S13、根据接收电压EE、ES、EW和EN,获取第一接收电压差ENS和第二接收电压差EEW为:S14、通过第一接收电压差ENS和第二接收电压差EEW获取带有模糊的目标粗方位角α模糊为:
S15、判断是否存在第一接收电压差ENS为正且第二接收电压差EEW为正的情况,若存在,则无模糊的目标粗方位角为α粗=α模糊,否则进入步骤S16;
S16、判断是否存在第一接收电压差ENS为负且第二接收电压差EEW为正的情况,若存在,则无模糊的目标粗方位角为α粗=α模糊+180°,否则进入步骤S17;
S17、判断是否存在第一接收电压差ENS为正且第二接收电压差EEW为负的情况,若存在,则无模糊的目标粗方位角为α粗=α模糊+180°,否则进入步骤S18;
S18、判定第一接收电压差ENS为负且第二接收电压差EEW为负,则无模糊的目标粗方位角为α粗=α模糊+360°;
S19、将无模糊的目标粗方位角作为最终的目标粗方位角。
3.根据权利要求1所述的快速高精度测向方法,其特征在于,所述步骤S2包括以下分步骤:
S21、根据精测向天线阵接收目标信号,将精测向天线阵中各阵元接收的数据合成阵列数据矩阵X;
S22、通过阵列数据矩阵X构建阵列数据的协方差矩阵R。
4.根据权利要求3所述的快速高精度测向方法,其特征在于,所述步骤S21中阵列数据矩阵X为:
其中,Data_ch1,Data_ch2,...,Data_chM分别表示第1,2,...,M个精测向天线阵中各阵元接收的数据;
所述步骤S22中协方差矩阵R为:H H H 2 H 2
R=E[XX]=AE[SS]A+σI=ARSA+σI其中,E[]表示期望求取函数,H表示共轭转置,A表示阵列流行矩阵,S表示空间信号数2
据矢量,σ表示理想噪声功率,I表示单位矩阵,RS表示信号协方差矩阵。
5.根据权利要求4所述的快速高精度测向方法,其特征在于,所述步骤S3中对阵列数据的协方差矩阵R进行特征分解的结果为:其中,US表示信号子空间特征向量,ΣS表示信号子空间特征值对角阵,UN表示噪声子空间特征向量矩阵,ΣN表示噪声子空间特征值对角阵。
6.根据权利要求5所述的快速高精度测向方法,其特征在于,所述步骤S4中导向矢量关系式a(θ,α)具体为:
其中,j表示虚数,τm(θ,α)表示目标信号源到精测向天线阵中第m个的阵元与到第一个阵元的时间差,m=1,2,...,M,M表示精测向天线阵中阵元总数,ω0表示圆频率。
7.根据权利要求6所述的快速高精度测向方法,其特征在于,所述时间差τm(θ,α)具体为:其中,c表示光速,xm表示第m个阵元的横坐标,ym表示第m个阵元的纵坐标,xm对应坐标系以参考阵元坐标为原点、正东方向为x轴以及正南方向为y轴。
8.根据权利要求7所述的快速高精度测向方法,其特征在于,所述步骤S5包括以下分步骤:
S51、根据噪声子空间特征向量矩阵UN和导向矢量关系式a(θ,α),构建谱值估计公式为:H
其中,P2D‑MUSIC表示估计得到的谱值, 表示UN的共轭转置矩阵,a (θ,α)表示a(θ,α)的共轭转置矢量;
S52、确定方位角α的搜索范围为 以及俯仰角θ的搜索范围为0°≤θ≤90°, 表示α模糊的理论误差;
S53、以 为方位角α的搜索起点,以0°为俯仰角θ的搜索起点,开始二维谱峰搜索;
S54、将方位角α增加1°,通过谱值估计公式获取对应的谱值,并判断α是否等于若是,则进入步骤S55,否则重复步骤S54;
S55、将俯仰角θ增加1°,通过谱值估计公式获取对应的谱值,并判断俯仰角θ是否等于
90°,若是,则进入步骤S56,否则返回步骤S54;
S56、根据步骤S54和步骤S55得到的若干谱值,获取最大谱值,得到最大谱值对应的方位角和俯仰角,完成高精度测向。