本发明属于反干涉,具体涉及一种基于时间反演技术的反干涉仪测向方法。
背景技术:
1、无线电测向在军事和非军事领域都有重要的应用,通过测向可以获得辐射源的方向信息,甚至其所处的地理位置信息。对于军事通信等系统,通过无线电测向,可以初步判断敌方辐射源(如通信电台)的部署或重要通信枢纽、通信节点的分布情况,据此形成敌方兵力态势,为指挥员决策提供依据;也可以根据测向信息,引导干扰机对来波方向实施干扰,或引导火力打击摧毁通信节点。对于民用领域,通过无线电测向,可以进行无线电频谱监控,确定干扰源或非法辐射源;可以跟踪定位实时通信时的犯罪分子,用于抓捕和打击犯罪分子;还可用于射电天文学、地球遥感、航海航天救援等领域。
2、干涉仪测向法,测向依据是各天线入射波的相位差,因此也叫比相法测向。现代电子战的快速发展对测向技术的要求越来越高,干涉仪测向技术由于其高灵敏度,高精度,处理速度快的优势,逐渐成为了众多测向技术中最实用最重要的一项。
3、但当我们对敌方设备实施干扰时,也面临着被敌方干涉仪测向并打击的风险,如何保护己方设备,突破敌方的侦察,不被测向和干扰,是亟待解决的问题,因此反干涉仪测向方法的研究十分必要。频率分集阵列已被发现对相位干涉仪测向有欺骗效果。通过在阵列元件中引入远小于载波频率的频率增量,频率分集阵列可以在远场中形成距离-角度-时间相关的方向图,形成虚拟辐射源从而实现对敌方探测雷达的角度欺骗。侯宇典等人指出,对于相位干涉仪测向,频率分集阵列比传统的相控阵具有更好的反侦察性能[1]。葛佳昂等人研究了频率增量、信号传播时间、距离、信噪比等因素对频率分集阵列反测向性能的影响[2][3][4]。然而,频率分集阵列需要在一般相控阵的基础上增加频偏配置模块,增加了系统的复杂度,且现有技术如混频器、功分器或独立本振源等方案,受镜像频率、时钟抖动和相位噪声等影响[5]。
4、参考文献
5、[1]y.hou and w.-q.wang,"active frequency diverse array counteractinginterferometry-based doa reconnaissance,"ieee antennas and wirelesspropagation letters,vol.18,no.9,pp.1922-1925,sept.2019.
6、[2]ge,j.,xie,j.,wang,b.and chen,c.(2021),"the doa location deceptioneffect of frequency diverse array on interferometer,"iet radar sonar navig,15:294-309.
7、[3]ge,j.,xie,j.,chen,c.and wang,b.,"the direction of arrival locationdeception model counter duel baseline phase interferometer based on frequencydiverse array,"frontiers in physics,vol.9,2021.
8、[4]ge,j.,xie,j."the deception effect of fda counteracting amplitude-comparison monopulse reconnaissance,"eurasip j.adv.signal process,2022.
9、[5]wang,w.-q.,"overview of frequency diverse array in radar andnavigation applications,"iet radar sonar navig.,10:1001-1012.
技术实现思路
1、鉴于上述的分析,本发明旨在提供一种基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,用以解决传统电子干扰方式容易被敌方测向及反制的问题,所提出的方案借助一般相控阵和信号处理模块即可实现,比频率分集阵列方案易实施,成本低。
2、为了实现以上技术目的,本发明采用如下技术方案:
3、一种基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,包括以下步骤:
4、目标点发射电磁波信号;
5、位于目标点周围的时间反演镜接收到信号并反演;
6、时间反演镜发射反演后的信号;
7、位于目标点处的干涉仪接收到干扰信号,得出错误的测向结果。
8、进一步地,所述目标点发射电磁波信号,包括:
9、在电子干扰应用中,目标点是敌方的通信节点。
10、进一步地,所述位于目标点周围的时间反演镜接收到信号并反演,包括:
11、在电子干扰应用中,时间反演镜是己方的干扰站。
12、进一步地,反演操作由信号处理模块完成,干扰站接收到地方通信节点发射的电磁波信号后,传给信号处理模块作时间反演操作,再由干扰站将反演之后的信号发射出去。
13、进一步地,所述位于目标点处的干涉仪接收到信号,得出错误的测向结果,包括:
14、s1、建立基于五元均匀圆阵的干涉仪测向matlab程序,其输入为五元均匀圆阵中各天线接收到的入射波,输出为测向角度;
15、s2、建立时间反演传播模型,理论计算得出干涉仪中各天线接收到的信号;
16、s3、将步骤s2中计算得到的信号作为步骤s1中测向程序的输入,得到干涉仪的测向结果;与实际来波方向作对比发现,干涉仪测向结果错误。
17、进一步地,步骤s1中基于五元均匀圆阵的干涉仪测向matlab程序,包括以下步骤:
18、(1)建立标准库;
19、(2)计算实测相位差;
20、(3)由相关性计算得测向结果。
21、进一步地,步骤(1)中建立标准库如下:
22、对于入射角θ,五个天线接收到的信号的相位,记为分别以边和对角线为测向基线,记录两两之间的相位差为
23、
24、其中表示
25、进一步地,步骤(2)中计算实测相位差如下:
26、由计算得到的干涉仪中各天线的接收信号,计算得任一时刻五个天线接收到的信号的相位并计算得实测相位差。
27、进一步地,步骤(3)中由相关性计算得测向结果如下:
28、用最小二乘法或最大相关系数法计算得实际入射角度。
29、进一步地,步骤s2中理论计算干涉仪中各天线接收到的信号如下:
30、设位于rf的目标点f发射的信号为:x(t)
31、则位于ri的时间反演镜单元i接收的信号为:
32、
33、其中,是目标点至时间反演镜i之间的信道响应函数;
34、时间反演镜i对信号时间反演,重新发射的信号为:
35、
36、其中,ai为重新发射的增益;
37、设时间反演镜为全向天线,位于rm的干涉仪中第m个天线收到的信号为:
38、
39、其中,是时间反演镜i到干涉仪第m个天线间的信道响应函数;
40、假设自由空间或简单环境,信道响应是格林函数,将其做傅里叶变换可得:
41、
42、
43、其中lfi表示辐射信号从目标点f到时间反演镜i的传输路径,表示其路径上的波速,同理lim表示信号从时间反演镜i到干涉仪中第m个天线的传输路径,为其路径上的波速,考虑大气信道在发送和接收过程中时不变,有以下结果:
44、
45、将式(4)和式(5)带入式(3)中可计算得干涉仪中各个天线的接收信号。
46、与现有技术相比,本发明具有以下技术优势:
47、(1)本发明实现了反干涉仪测向的隐蔽性更强的电子干扰方式,可解决传统电子干扰方式容易被敌方测向及反制的问题。
48、(2)采用本发明所述的基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,可实现反干涉仪测向的隐蔽性更强的电子干扰方式。实战中,当我们用时间反演技术对敌方设备实施干扰时,敌方无法通过干涉仪测向得到我方干扰站方向,减小了我方设备被打击的风险,有效增强了己方设备的隐蔽性。
49、(3)不同于频率分集阵列用于反相位干涉仪测向的方案,本发明所述的基于时间反演技术的反干涉仪测向方法无需增加额外的频偏配置,只用一般的相控阵外加一个可用来作时间反演操作的信号处理模块即可。
50、本发明具体实施方式将在随后的说明书中阐述,本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
1.一种基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,其特征在于,所述目标点发射电磁波信号,包括:
3.根据权利要求1所述的基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,其特征在于,所述位于目标点周围的时间反演镜接收到信号并反演,包括:
4.根据权利要求3所述的基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,其特征在于,反演操作由信号处理模块完成,干扰站接收到地方通信节点发射的电磁波信号后,传给信号处理模块作时间反演操作,再由干扰站将反演之后的信号发射出去。
5.根据权利要求1所述的基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,其特征在于,所述位于目标点处的干涉仪接收到信号,得出错误的测向结果,包括:
6.根据权利要求5所述的基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,其特征在于,步骤s1中基于五元均匀圆阵的干涉仪测向matlab程序,包括以下步骤:
7.根据权利要求6所述的基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,其特征在于,步骤(1)中建立标准库如下:
8.根据权利要求6所述的基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,其特征在于,步骤(2)中计算实测相位差如下:
9.根据权利要求6所述的基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,其特征在于,步骤(3)中由相关性计算得测向结果如下:
10.根据权利要求5所述的基于时间反演技术的反干涉仪测向方法,其特征在于,步骤s2中理论计算干涉仪中各天线接收到的信号如下:
