一种基于等离子体电磁波重构的单通道超分辨测角方法与流程

本发明属于对辐射源超分辨测向技术，具体涉及一种基于等离子体电磁波重构的单通道超分辨测角方法。

背景技术：

1、对雷达辐射源测向是电磁环境监测的重要任务。现有的测向体制一般采用干涉法，在无线电探测、侦察、监视、预警等领域具有重要应用价值。常用的测向方法包括比幅测向、干涉仪测向、短基线时差测向等。其中干涉仪以其精度高、实时性好、结构简单等特点，被广泛应用于测向。基线越长，测向精度越高。但当基线长度大于半波长时，相位差会出现2π模糊，需要设置多个通道解决相位模糊问题。

2、《圆阵相位干涉仪二维测向解模糊新方法》(遥测遥控第28卷第5期)中介绍了一种圆阵干涉仪测向方法，需要多个天线、通道用于保证测角精度和解角度模糊，设备量较大、功耗高、造价高。

3、《基于空间谱估计的单星侦察无源定位》(上海航天2005年第6期)介绍了空间阵列测向方法，需要多个天线按照一定形式排列，需要多个通道进行采样完成空间谱估计测向。该测向定位方法设备量较大、造价高。

4、现有公开文献显示，阵列测向天线阵一般采用二维平面布局方法，需要多个天线组阵阵列，公开文献未涉及基于等离子体电磁波重构的单通道超分辨测角技术。

技术实现思路

1、本发明提出了一种基于等离子体电磁波重构的单通道超分辨测角方法，只需设置一个天线、一个微波通道、一路数字信号处理电路，在接收天线前方放置一个等离子体调制器，通过改变等离子体调制器的功率，引入电磁波穿过调制器后的幅度相位改变，建立目标辐射源经过不同调制器状态后的幅相曲线，采用子空间类超分辨测角方式获得目标的角度，实现单通道同时多目标高精度测向和超分辨能力。该方法对比传统多通道干涉仪，解决了解模糊概率、天线布局工程实现等问题；对比传统阵列测向，解决了阵列天线规模大、微波通道多、数字信号处理数据量大等问题。

2、实现本发明的技术解决方案为：一种基于等离子体电磁波重构的单通道超分辨测角方法，步骤如下：

3、步骤1、根据应用需求确定电磁环境监测系统的工作频段和瞬时带宽。

4、步骤2、设计满足所需工作频段和瞬时带宽的等离子体调制器。

5、步骤3、根据测角区域、角度测量精度将观测区域进行网格划分。

6、步骤4、根据网格点对应的所有角度，遍历等离子体调制器的状态数，接收目标辐射源经过调制器调制后的幅度和相位值，建立调制矩阵m。

7、步骤5、遍历等离子体调制器的状态数，接收电磁环境监测系统测量出目标的幅度相位b。

8、步骤6、建立方程mx＝b，通过子空间类方法解算出目标位置矩阵

9、本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

10、(1)本发明利用一个天线、一个微波通道、一路数字信号处理电路和一个等离子体调制器，实现了传统阵列超分辨测向，具备角度测量精度高、同时多目标超分辨能力。同时，等离子体调制器的状态数量可以在一定范围内灵活改变，增加了电磁环境监测在不同需求时的灵活重构能力。

11、(2)本发明设计的测角电磁环境监测电磁环境监测系统相对于干涉仪和传统阵列，体积、重量、功耗都大大降低，有利于设备小型化。

技术特征：

1.一种基于等离子体电磁波重构的单通道超分辨测角方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的基于等离子体电磁波重构的单通道超分辨测角方法，其特征在于，步骤1中，电磁环境监测系统只设置一个天线、一个微波通道、一路数字信号处理电路和一个等离子体调制器，天线、微波通道、数字信号处理电路依次连接，在接收天线前方放置一个等离子体调制器，通过改变等离子体调制器的功率，引入电磁波穿过调制器后的幅度相位改变。

3.根据权利要求1所述的基于等离子体电磁波重构的单通道超分辨测角方法，其特征在于，步骤2中，设计满足所需工作频段和瞬时带宽的等离子体调制器，具体如下：

4.根据权利要求3所述的基于等离子体电磁波重构的单通道超分辨测角方法，其特征在于，在等离子体中，采用外加射频功率电离放电管内惰性气体来获得等离子体；当等离子体处于稳态时，放电管中每单位长度等离子体从表面波中所吸收的功率，与该处单位长度等离子体中的电子-离子对以bohm速度向管壁迁移、复合而损耗掉的功率相等；故得到放电电极处的等离子体密度n0为

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的基于等离子体电磁波重构的单通道超分辨测角方法，其特征在于，选用气压为270pa的90％氩气与10％空气按比例混合后的混合气体作为待激等离子气体。

技术总结
本发明公开了一种基于等离子体电磁波重构的单通道超分辨测角方法，通过测量等离子体调制器产生的多组等离子体状态时接收信号功率，结合目标辐射源测角区域和测量精度所划分的网格反演目标真实角度。首先将观测区域进行网格划分，对于每个网格点对应的角度测试接收信号功率后建立调制矩阵，在目标辐射源数量和角度分别未知时，接收电磁环境监测系统矢量合成后的信号功率，建立观测目标数据。然后建立关于目标数量和角度的方程，通过子空间类超分辨方法解算目标数量和角度。本发明对比传统多通道干涉仪，解决了解模糊概率、天线布局工程实现等问题；对比传统阵列测向，解决了阵列天线规模大、微波通道多、数字信号处理数据量大等问题。

技术研发人员：侯文栋,冯晨峰,高叶盛,王鑫,史梦阳,周磊,张元时,赵雪成,田达,冀贞海
受保护的技术使用者：中国航天科工集团八五一一研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/11/21