低轨星载多波束正六边形相控阵天线的波达角估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112596022A(43)申请公布日2021.04.02(21)申请号202011328631.8(22)申请日2020.11.24(71)申请人中国科学院微小卫星创新研究院地址201203上海市浦东新区海科路99号申请人上海微小卫星工程中心(72)发明人程佳琦赵璐璐梁广余金培(74)专利代理机构上海智晟知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31313代理人李镝的(51)Int.Cl.G01S3/14(2006.01)权利要求书4页说明书11页附图10页(54)发明名称低轨星载多波束正六边形相控阵天线的波达角估计方法(57)摘要本发明提供了一种低轨星载多波束正六边形相控阵天线的波达角估计方法，包括：所述低轨星载多波束正六边形相控阵天线为正六边形三角形栅格相控阵天线，共有三条对角线，任选两条作为测角方向，记为X方向和Y方向，在X方向和Y方向分别利用直接加权法进行一维和差测角；根据泰勒综合法及贝利斯综合法获取和波束及差波束，通过差和比获得鉴角曲线，采用分段拟合算法提升鉴角性能；利用空间几何原理及三角函数相关性质，建立二维解算模型，根据上述X方向及Y方向测角所得偏角，获得俯仰角及方位角；引入第三条对角线，构建校正方程组，并根据校正方程组的结果进行误差校正。CN112596022ACN112596022A权利要求书1/4页1.一种低轨星载多波束正六边形相控阵天线的波达角估计方法，其特征在于，包括：所述低轨星载多波束正六边形相控阵天线为正六边形三角形栅格相控阵天线，共有三条对角线，任选两条作为测角方向，记为X方向和Y方向，在X方向和Y方向分别利用直接加权法进行一维和差测角；采用分段拟合算法提升鉴角性能；利用空间几何原理及三角函数相关性质，建立二维解算模型，根据上述一维和差测角中X方向及Y方向所得偏角，获得俯仰角及方位角；在所述二维解算模型中，引入第三条对角线，构建校正方程组，并根据校正方程组的结果进行误差校正。2.如权利要求1所述的低轨星载多波束正六边形相控阵天线的波达角估计方法，其特征在于，所述直接加权法包括：对和波束和差波束分别选取合适的权值，控制旁瓣电平，从而达到抗旁瓣干扰的目的；为了使和差方向图实现低副瓣电平，和波束采用泰勒综合法进行测角，差波束采用贝利斯综合法进行测角；所述一维和差测角根据泰勒综合法及贝利斯综合法获取和波束及差波束，通过差和比获得鉴角曲线。3.如权利要求2所述的低轨星载多波束正六边形相控阵天线的波达角估计方法，其特征在于，所述泰勒综合法包括：设阵列为均匀线阵，有N个单元，旁瓣抑制数为设计的主副瓣电平比为R0dB，阵元间距为d，则泰勒综合激励电流公式为其中，。4.如权利要求2所述的低轨星载多波束正六边形相控阵天线的波达角估计方法，其特征在于，所述贝利斯综合法包括：设阵列为均匀线阵，有N个单元，旁瓣抑制数为则贝利斯综合激励电流公式为2CN112596022A权利要求书2/4页其中，式中un为外移的新零点，A和ξn与设计的主副瓣电平比R0dB有关。5.如权利要求1所述的低轨星载多波束正六边形相控阵天线的波达角估计方法，其特征在于，根据均匀线阵和取样间隔获取和差方向图和鉴角曲线包括：均匀线阵N＝7,θ0＝0°，R0dB＝30，取样间隔为1°时。6.如权利要求5所述的低轨星载多波束正六边形相控阵天线的波达角估计方法，其特征在于，还包括利用鉴角曲线求解偏角，其中：采用斜率法求解偏角，预先拟合出各引导角的斜率存入存储器，根据实际差和比求解，根据均匀线阵，取样间隔，获取不同引导角下的斜率；或采用查表法求解偏角，直接预先产生差和比的功率表，存入存储器，应用时根据实际差和比的结果查功率表得到偏角；得到X方向偏角θ1以及Y方向偏角θ2。7.如权利要求6所述的低轨星载多波束正六边形相控阵天线的波达角估计方法，其特征在于，当N＝7,θ0＝20°，R0dB＝30，取样间隔1°时，对比直接加权法的查表法鉴角曲线与线性拟合曲线及线性分段拟合曲线，通过分段提升拟合的准确性；当均匀线阵阵元数N＝7，阵元间距旁瓣抑制数主副瓣电平比R0dB＝30dB，取样间隔1°时，引导角θ0＝20°，偏角为3°，测试次数1024时，通过分段拟合的方式评估信噪比对直接加权法测量精度的影响；为均匀线阵，阵元数N＝7，阵元间距旁瓣抑制数主副瓣电平比R0dB＝30dB，取样间隔1°，引导角θ0＝20°时，通过对比不同偏角及信噪比情况下的角度误差，评估分段后算法误差。8.如权利要求7所述的低轨星载多波束正六边形相控阵天线的波达角估计方法，其特征在于，还包括根据X方向偏角θ1以及Y方向偏角θ2求解方位角及俯仰角θ：OX与OY方向夹角∠XOY＝120°，信号来向为OP方向，OP在XOY面上的投影为OM，