本發(fā)明涉及無(wú)線電測(cè)向技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)涉及一種最優(yōu)化比幅無(wú)線電測(cè)向方法。

背景技術(shù)：

一方面，社會(huì)的發(fā)展促使無(wú)線電事業(yè)迅速發(fā)展，無(wú)線電測(cè)向技術(shù)作為無(wú)線電監(jiān)測(cè)、技術(shù)偵查和電子對(duì)抗的一項(xiàng)重要的技術(shù)手段，已得到業(yè)界越來(lái)越多的關(guān)注。根據(jù)測(cè)向原理的不同，測(cè)向體制可分為幅度法、相位法、多普勒法、時(shí)間差法和空間譜估計(jì)法等。

幅度法測(cè)向系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用于無(wú)線電測(cè)向領(lǐng)域。幅度法按幅度信息利用方式的不同，可細(xì)分為最大信號(hào)法（也稱(chēng)大音點(diǎn)法）、最小信號(hào)法（也稱(chēng)小音點(diǎn)法）和幅度比較法；按接收通道數(shù)量的不同，可細(xì)分為單通道和多通道兩種；按接收天線數(shù)量的不同，可細(xì)分為單天線和多天線兩種。對(duì)于多通道幅度法測(cè)向系統(tǒng)，系統(tǒng)要求每個(gè)波束天線和其接收通路都有著嚴(yán)格一致的幅度特性；而基于單接收通道的幅度法測(cè)向系統(tǒng)降低了各通道幅度特性不一致對(duì)系統(tǒng)測(cè)向性能的影響，其測(cè)向精度可得到大幅度提高，但時(shí)效性不如多通道幅度法測(cè)向系統(tǒng)。

目前已有的幅度法測(cè)向技術(shù)分別具有以下缺陷：

1、最大信號(hào)法測(cè)向雖然測(cè)向靈敏度高，但測(cè)向精確度不高，測(cè)向速度慢。因?yàn)橐环矫妫ㄏ蛱炀€的方向圖在最大增益角度附近變化平緩，對(duì)角度變化不敏感；另一方面，需要大量的天線方位角-信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)對(duì)，才能得出最大信號(hào)所在的天線方位角。

2、最小信號(hào)法雖然測(cè)向精確度較高，但測(cè)向靈敏度不高，測(cè)向速度慢。因?yàn)橐环矫?，定向天線的方向圖在最小增益角度附近變化陡峭，但此處天線增益低；另一方面，需要大量的天線方位角-信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)對(duì)，才能得出最大信號(hào)所在的天線方位角。

3、已有的幅度比較法，幅度的比較由電路實(shí)現(xiàn)，對(duì)部件的一致性要求高，調(diào)試難度大，且只能進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)向。

第二方面，隨著無(wú)線電技術(shù)的迅猛發(fā)展，高速跳頻、擴(kuò)頻、時(shí)分復(fù)用、復(fù)雜調(diào)制等新技術(shù)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，短脈沖信號(hào)、掃頻干擾等各種低截獲概率信號(hào)日益增多，利用傳統(tǒng)技術(shù)手段進(jìn)行無(wú)線電信號(hào)監(jiān)測(cè)面臨諸多困難，難以對(duì)瞬態(tài)信號(hào)和不同瞬時(shí)發(fā)射概率的同頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)向。而數(shù)字熒光頻譜技術(shù)合理解決快速傅里葉變換（FFT）頻譜速度快而人眼觀察速度有限的瞬時(shí)頻譜幅度分布頻次分析顯示技術(shù)，可以在瞬時(shí)間內(nèi)累積大量的頻譜圖，累積效果用位圖顏色顯示，顏色對(duì)應(yīng)規(guī)則一般是紅色、橙色、黃色等暖色表明發(fā)生頻次（即出現(xiàn)概率）較高，黑色、藍(lán)色、淺藍(lán)色等冷色表明發(fā)生頻次較低，還可以使用其它幅度等級(jí)方案。這樣就能將快速的、隱秘的信號(hào)變化過(guò)程用瞬時(shí)頻譜幅度分布頻次的形式展現(xiàn)出來(lái)，能夠偵測(cè)各種瞬態(tài)信號(hào)、同頻信號(hào)，滿足復(fù)雜電磁環(huán)境下的無(wú)線電監(jiān)測(cè)工作需要。典型的產(chǎn)品有美國(guó)泰克公司生產(chǎn)的H500/H600型便攜式實(shí)時(shí)頻譜分析儀和RSA6100A系列實(shí)時(shí)頻譜分析儀、德國(guó)羅德與施瓦茨公司生產(chǎn)ESMD型監(jiān)測(cè)接收機(jī)、美國(guó)是德科技公司生產(chǎn)的9020/9030型頻譜分析儀配置RTSA選件等等。利用數(shù)字熒光頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)向，就能夠解決瞬態(tài)信號(hào)和不同瞬時(shí)發(fā)射概率的同頻信號(hào)的測(cè)向難題，但傳統(tǒng)的測(cè)向方法大都不適用數(shù)字熒光頻譜。成都點(diǎn)陣科技有限公司對(duì)此作了有益的探索，2011年將數(shù)字熒光頻譜技術(shù)用于其DZM-80型便攜式監(jiān)測(cè)測(cè)向系統(tǒng)中，震驚美國(guó)，導(dǎo)致美國(guó)泰克公司的H600型實(shí)時(shí)頻譜儀對(duì)中國(guó)的禁運(yùn)。從本質(zhì)上說(shuō)，成都點(diǎn)陣科技有限公司當(dāng)時(shí)采用的仍然是最大信號(hào)法，申請(qǐng)了申請(qǐng)?zhí)枮?01110209773.7的“利用瞬時(shí)頻譜幅度分布頻次數(shù)據(jù)的無(wú)線電測(cè)向方法”發(fā)明專(zhuān)利，由于在主權(quán)利項(xiàng)表述得創(chuàng)新性不夠，未獲得專(zhuān)利權(quán)。

第三方面，最優(yōu)化方法也稱(chēng)做運(yùn)籌學(xué)方法，是近幾十年形成的，它主要運(yùn)用數(shù)學(xué)方法研究各種系統(tǒng)的優(yōu)化途徑及方案，目的在于針對(duì)所研究的系統(tǒng)，求得一個(gè)合理運(yùn)用各子系統(tǒng)能力的最佳方案，發(fā)揮和提高系統(tǒng)的效能及效益，最終達(dá)到系統(tǒng)的最優(yōu)目標(biāo)。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、商業(yè)、國(guó)防、建筑、通信、政府機(jī)關(guān)等各部門(mén)各領(lǐng)域的實(shí)際工作中，人們經(jīng)常會(huì)遇到求函數(shù)的極值或最大值最小值問(wèn)題，這一類(lèi)問(wèn)題就是最優(yōu)化問(wèn)題，而求解最優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)方法被稱(chēng)為最優(yōu)化方法，它主要解決最優(yōu)生產(chǎn)計(jì)劃、最優(yōu)分配、最佳設(shè)計(jì)、最優(yōu)決策、最優(yōu)管理等求函數(shù)最大值、最小值問(wèn)題，包括線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃和智能優(yōu)化方法等。但迄今尚未用于無(wú)線電測(cè)向領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明將最優(yōu)化方法引入無(wú)線電測(cè)向領(lǐng)域，提供了最優(yōu)化比幅無(wú)線電測(cè)向方法，本發(fā)明采用已知方向特征的定向天線在多個(gè)明顯不同的方位角上接收無(wú)線電信號(hào)，并對(duì)接收到的無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行處理，通過(guò)最優(yōu)化方法進(jìn)行測(cè)向。本發(fā)明的發(fā)明目的在于：找到一種兼有高靈敏度、高精確度，對(duì)部件的一致性要求不高，能實(shí)現(xiàn)寬帶多頻同時(shí)測(cè)向，也能實(shí)現(xiàn)熒光頻譜測(cè)向的測(cè)向方法。

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

最優(yōu)化比幅無(wú)線電測(cè)向方法，其特征在于：包括如下步驟：

數(shù)據(jù)獲取步驟：通過(guò)已知方向特征且定單向的定向天線，在不少于3個(gè)明顯不同的方位角進(jìn)行測(cè)試，獲取天線方位角和對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)；

建模步驟：進(jìn)行最優(yōu)化建模，以無(wú)線電信號(hào)方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率、特定瞬時(shí)概率的實(shí)測(cè)信號(hào)強(qiáng)度與根據(jù)天線方向特性計(jì)算的信號(hào)強(qiáng)度之間的偏差的累積量為目標(biāo)函數(shù)，建立無(wú)約束非線性規(guī)劃模型；

測(cè)向計(jì)算步驟：通過(guò)最優(yōu)化算法進(jìn)行計(jì)算，求解特定頻率上的信號(hào)來(lái)波方向，得到偏差累計(jì)量最小的信號(hào)方位角即是信號(hào)來(lái)源方向。

定向天線在不少于3個(gè)明顯不同的方位角進(jìn)行測(cè)試，具體是指：通過(guò)旋轉(zhuǎn)一付已知方向特征且定單向的定向天線，獲取不少于3個(gè)明顯不同方位角的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù);所述定向天線進(jìn)行測(cè)量的方位角的數(shù)量N滿足N≥CEIL（360÷S），且N≥3，任意2個(gè)相鄰方位的夾角不大于S，其中S表示定向天線的主波束寬度。

定向天線在不少于3個(gè)明顯不同的方位角進(jìn)行測(cè)試，具體是指：通過(guò)至少3付已知方向特征且定單向的定向天線設(shè)置在不同的方位角上；定向天線的數(shù)量滿足N≥CEIL（360÷），且N≥3，表示多付天線主波束寬度的平均值。

多付定向天線不相同，任意相鄰兩方位角之間的夾角不大于相鄰定向天線主波束寬度的平均值。

多付定向天線相同，任意相鄰兩方位角之間的夾角不大于定向天線主波束寬度。

所述無(wú)約束非線性規(guī)劃模型為最小二乘法模型或最小距離法模型。

所述最小距離法模型為最小曼哈頓距離模型、最小歐式距離模型或最小切比雪夫距離模型。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所帶來(lái)的有益的技術(shù)效果表現(xiàn)在：

1、本發(fā)明的測(cè)向方法，以信號(hào)方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率上特定瞬時(shí)概率的實(shí)測(cè)信號(hào)強(qiáng)度與根據(jù)定向天線的天線特性推算的信號(hào)強(qiáng)度之間偏差的累積量為目標(biāo)函數(shù)，建立無(wú)約束非線性規(guī)劃模型；并通過(guò)微處理器進(jìn)行最優(yōu)化計(jì)算，求解特定頻率上的信號(hào)來(lái)波方向，使得偏差累積量最小的信號(hào)方位角即是信號(hào)來(lái)波方向，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電信號(hào)的實(shí)時(shí)測(cè)向，與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明方法的效果表現(xiàn)在：首創(chuàng)利用數(shù)字熒光頻譜的固定天線無(wú)線電測(cè)向，解決了瞬態(tài)信號(hào)和同頻信號(hào)的快速測(cè)向問(wèn)題。傳統(tǒng)的固定天線無(wú)線電測(cè)向方法，包括幅度比較法、相位法、多普勒法、時(shí)間差法和空間譜估計(jì)法等，利用電子線路實(shí)現(xiàn)，無(wú)法利用數(shù)字熒光頻譜數(shù)據(jù)，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)固定天線無(wú)線電測(cè)向。本發(fā)明的測(cè)向方法，在微處理器中以最優(yōu)化方法進(jìn)行測(cè)向運(yùn)算，所以能夠?qū)崿F(xiàn)利用數(shù)字熒光頻譜的固定天線無(wú)線電測(cè)向。

2、本發(fā)明公開(kāi)的測(cè)向方法可以達(dá)到實(shí)時(shí)測(cè)向，本發(fā)明的測(cè)向方法兼有最大信號(hào)法、最小信號(hào)法和已有幅度比較法的優(yōu)點(diǎn)，充分利用了定向天線的所有方向特性，測(cè)向靈敏度高，測(cè)向精確度也高，而且對(duì)部件的一致性要求不高；為最優(yōu)化計(jì)算提供數(shù)據(jù)支撐，不僅能夠?qū)崟r(shí)測(cè)向，也能夠利用存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)事后測(cè)向。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

作為本發(fā)明一較佳實(shí)施例，本實(shí)施例公開(kāi)了：

最優(yōu)化比幅無(wú)線電測(cè)向方法，包括如下步驟：

數(shù)據(jù)獲取步驟：通過(guò)已知方向特征且定單向的定向天線，在不少于3個(gè)明顯不同的方位角進(jìn)行測(cè)試，獲取天線方位角和對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)；

建模步驟：進(jìn)行最優(yōu)化建模，以無(wú)線電信號(hào)方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率、特定瞬時(shí)概率的實(shí)測(cè)信號(hào)強(qiáng)度與根據(jù)天線方向特性計(jì)算的信號(hào)強(qiáng)度之間的偏差的累積量為目標(biāo)函數(shù)，建立無(wú)約束非線性規(guī)劃模型；

測(cè)向計(jì)算步驟：通過(guò)最優(yōu)化算法進(jìn)行計(jì)算，求解特定頻率上的信號(hào)來(lái)波方向，得到偏差累計(jì)量最小的信號(hào)方位角即是信號(hào)來(lái)源方向。

實(shí)施例2

作為本發(fā)明又一較佳實(shí)施例，本實(shí)施例公開(kāi)了：

最優(yōu)化比幅無(wú)線電測(cè)向方法，包括如下步驟：

數(shù)據(jù)獲取步驟：通過(guò)已知方向特征且定單向的定向天線，在不少于3個(gè)明顯不同的方位角進(jìn)行測(cè)試，獲取天線方位角和對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)；

建模步驟：進(jìn)行最優(yōu)化建模，以無(wú)線電信號(hào)方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率、特定瞬時(shí)概率的實(shí)測(cè)信號(hào)強(qiáng)度與根據(jù)天線方向特性計(jì)算的信號(hào)強(qiáng)度之間的偏差的累積量為目標(biāo)函數(shù)，建立無(wú)約束非線性規(guī)劃模型；

測(cè)向計(jì)算步驟：通過(guò)最優(yōu)化算法進(jìn)行計(jì)算，求解特定頻率上的信號(hào)來(lái)波方向，得到偏差累計(jì)量最小的信號(hào)方位角即是信號(hào)來(lái)源方向；

在本實(shí)施例中，定向天線在不少于3個(gè)明顯不同的方位角進(jìn)行測(cè)試，具體是指：通過(guò)旋轉(zhuǎn)一付已知方向特征且定單向的定向天線，獲取不少于3個(gè)明顯不同方位角的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)；定向天線旋轉(zhuǎn)的天線方位角的夾角不大于定向天線的主波束寬度;

如果以一付的定向天線通過(guò)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，不必轉(zhuǎn)滿360°，可以缺省定向天線主波束寬度和120°兩者中的最小值，就能夠準(zhǔn)確測(cè)向。

實(shí)施例3

作為本發(fā)明又一較佳實(shí)施例，本實(shí)施例公開(kāi)了：

最優(yōu)化比幅無(wú)線電測(cè)向方法，包括如下步驟：

數(shù)據(jù)獲取步驟：通過(guò)已知方向特征且定單向的定向天線，在不少于3個(gè)明顯不同的方位角進(jìn)行測(cè)試，獲取天線方位角和對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)；

建模步驟：進(jìn)行最優(yōu)化建模，以無(wú)線電信號(hào)方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率、特定瞬時(shí)概率的實(shí)測(cè)信號(hào)強(qiáng)度與根據(jù)天線方向特性計(jì)算的信號(hào)強(qiáng)度之間的偏差的累積量為目標(biāo)函數(shù)，建立無(wú)約束非線性規(guī)劃模型；

測(cè)向計(jì)算步驟：通過(guò)最優(yōu)化算法進(jìn)行計(jì)算，求解特定頻率上的信號(hào)來(lái)波方向，得到偏差累計(jì)量最小的信號(hào)方位角即是信號(hào)來(lái)源方向；

在本實(shí)施例中，定向天線在不少于3個(gè)明顯不同的方位角進(jìn)行測(cè)試，具體是指：通過(guò)至少3付已知方向特征且定單向的定向天線設(shè)置在不同的方位角上；定向天線的數(shù)量滿足N≥CEIL（360÷），且N≥3，表示多付天線主波束寬度的平均值。

當(dāng)多付定向天線不相同時(shí)，任意相鄰兩方位角之間的夾角不大于相鄰定向天線主波束寬度的平均值。

當(dāng)多付定向天線相同時(shí)，任意相鄰兩方位角之間的夾角不大于定向天線主波束寬度。

實(shí)施例4

作為本發(fā)明又一較佳實(shí)施例，本實(shí)施例公開(kāi)了：

最優(yōu)化比幅無(wú)線電測(cè)向方法，包括如下步驟：

數(shù)據(jù)獲取步驟：通過(guò)已知方向特征且定單向的定向天線，在不少于3個(gè)明顯不同的方位角進(jìn)行測(cè)試，獲取天線方位角和對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)；

建模步驟：進(jìn)行最優(yōu)化建模，以無(wú)線電信號(hào)方位角為決策變量，以不同方位角上特定頻率、特定瞬時(shí)概率的實(shí)測(cè)信號(hào)強(qiáng)度與根據(jù)天線方向特性計(jì)算的信號(hào)強(qiáng)度之間的偏差的累積量為目標(biāo)函數(shù)，建立無(wú)約束非線性規(guī)劃模型；

測(cè)向計(jì)算步驟：通過(guò)最優(yōu)化算法進(jìn)行計(jì)算，求解特定頻率上的信號(hào)來(lái)波方向，得到偏差累計(jì)量最小的信號(hào)方位角即是信號(hào)來(lái)源方向；

在本實(shí)施例中，定向天線在不少于3個(gè)明顯不同的方位角進(jìn)行測(cè)試，具體是指：通過(guò)至少3付已知方向特征且定單向的定向天線設(shè)置在不同的方位角上；定向天線的數(shù)量滿足N≥CEIL（360÷），且N≥3，表示多付天線主波束寬度的平均值；

當(dāng)多付定向天線不相同時(shí)，任意相鄰兩方位角之間的夾角不大于相鄰定向天線主波束寬度的平均值；

當(dāng)多付定向天線相同時(shí)，任意相鄰兩方位角之間的夾角不大于定向天線主波束寬度；

所述無(wú)約束非線性規(guī)劃模型為最小二乘法模型，也可以是最小距離法模型；

當(dāng)采用最小距離法模型時(shí)，又可以細(xì)分為最小曼哈頓距離模型，也可以是最小歐式距離模型，還可以是最小切比雪夫距離模型。