本发明涉及电子对抗，更具体的涉及一种无人机数字多波束测向方法及系统。
背景技术：
1、数字波束形成技术是在阵列天线和信号处理基础上发展起来的一项新技术，已广泛应用于天线技术领域。它的基本思想是通过对天线阵元接收数据进行加权处理以控制天线阵的方向函数，使天线阵方向图在主瓣方向产生高增益窄波束，在副瓣方向产生较深的零陷，因此只有波束指向对应来波方向上的辐射信号会从波束主瓣方向进入，且接收信号的来波方向角度范围限制在天线的主瓣波束宽度内，其他接收波束都只受到副瓣方向干扰，降低了雷达的受干扰空域范围，进而提高了雷达的抗干扰能力。
2、数字波束形成技术采用多波束的探测形式实现空域瞬时全覆盖，同时具有高天线增益的阵列信号处理也是完成电子信号侦察的一种重要手段。其次，根据数字波束形成技术的多波束特性，结合比幅测向算法，完成目标信号达到角度的测量。由于具备高测向精度、强抗干扰性等特性，在现代化的无线通信、雷达等应用中数字波束形成技术越来越受到重视，尤其是在侦察无人机领域得到迅速推广和应用。在执行长时间、大区域侦察任务时，无人机往往需综合考虑环境风险、任务需求和能源供应，为智能有效的侦察策略的制定提供支撑。
3、在实际测向中，为了尽可能提升测向精度，应尽量设计数量足够多、交叠波束宽度较小的波束组。然而，现有的数字多波束技术在数字信号处理时，由于环境信噪比不固定，无法全面覆盖侦查区域，影响海量的采样信息的传输，同时数字波束形成的波束合成计算和数据传输占用了非常大的算力资源，需要进行复杂的加权运算，进而影响测向精度和效率。
技术实现思路
1、针对上述领域中存在的问题，本发明提出了一种无人机数字多波束测向方法及系统，能够解决现有的数字多波束技术在数字信号处理时，由于环境信噪比不固定，无法全面覆盖侦查区域，影响海量的采样信息的传输，同时数字波束形成的波束合成计算和数据传输占用了非常大的算力资源，需要进行复杂的加权运算，进而影响测向精度和效率的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本发明公开了一种无人机数字多波束测向方法，包括以下步骤：
3、获取无人机与目标雷达的相对距离；
4、根据无人机与目标雷达的相对距离，确定实时评估环境测量信噪比；
5、根据实时评估环境测量信噪比与预设的最小环境信噪比的大小，确定目标雷达的波束模式；当实时评估环境测量信噪比大于预设的最小环境信噪比时，目标雷达的波束模式为稀疏波束模式；当实时评估环境测量信噪比小于预设的最小环境信噪比时，目标雷达的波束模式为常规波束模式；
6、其中，所述稀疏波束模式和常规波束模式的设置方式包括：
7、获取无人机侦察空域的覆盖范围、无人机向目标雷达产生的数字多波束的角度误差阈值、最小接收增益和预设的最小环境信噪比；
8、基于数字多波束的角度误差阈值和最小接收增益，确定合成波束的方向图函数；通过分析方向图函数的测向误差，确定合成波束的波束交叠系数和交叠波束宽度，以获取交叠波束宽度的上边界值和下边界值；
9、根据交叠波束宽度的上边界值和下边界值，对应确定上边界值和下边界值对应的波束个数；
10、将获取的交叠波束宽度的上边界值和上边界值对应的波束个数设置为稀疏波束模式的参数；将获取的交叠波束宽度的下边界值和下边界值对应的波束个数设置为常规波束模式的参数；
11、其中，所述交叠波束宽度的上边界值大于交叠波束宽度的下边界值，所述上边界值对应的波束个数小于下边界值对应的波束个数；
12、常规波束模式的波束数量大于稀疏波束模式的波束数量，常规波束模式的交叠波束宽度小于稀疏波束模式的交叠波束宽度；
13、根据目标雷达选择的波束模式，通过确定目标雷达在不同波束间的幅度差进行数字多波束测向，得到目标雷达测向角度。
14、优选地，所述确定实时评估环境测量信噪比，包括以下步骤：
15、获取有效辐射功率，无人机与目标雷达的相对距离，截获到信号的功率为：
16、
17、其中，为旁瓣与主瓣之比，为信号波长；
18、实时评估环境测量信噪比为：
19、
20、其中，为通过长时间的平均测量得到的相对稳定的噪声功率值。
21、优选地，所述以获取交叠波束宽度的上边界值和下边界值，包括以下步骤：
22、获取阵元数为，接收信号频率为，第个阵元接收到的窄带模拟信号为：
23、
24、其中，，，为回波信号的幅度， j为复数单位；
25、获取均匀线阵的阵元间距为，根据如下公式，确定波束函数：
26、
27、其中，为天线阵元的编号，为回波波长，为复加权系数，表示来波方向；
28、对式进行归一化，得到合成波束的方向图函数为：
29、
30、其中，， m为波束数量，，为波束交叠系数，为交叠波束宽度，取值为时的交叠波束宽度；
31、获取同一时刻拥有最大输出的合成波束中心角度和次大输出的合成波束中心角度，得到测向误差为：
32、
33、其中，，为预设的最小环境信噪比；
34、交叠波束宽度的特征值包括上边界值和下边界值，其中：
35、在与已知且固定的情况下，使测向误差小于等于角度误差阈值，即，代入测向误差公式，得到的上边界约束值，≤；
36、已知接收机对信号的最小接收增益为，当天线增益为时，波束交叠系数 d满足：
37、
38、对应得到的另一个上边界约束值，≤；
39、得到交叠波束宽度上边界值为；
40、获取波束形成最大数量为，基于交叠波束宽度与侦查空域覆盖范围之间的关系，即，得出对应的下边界约束值，≥；
41、获取交叠波束宽度的另一个下边界约束值为，≥，为交叠波束宽度的工程经验值，得到交叠波束宽度下边界值为。
42、优选地，所述对应确定上边界值和下边界值对应的波束个数，包括以下步骤：
43、根据获取的交叠波束宽度上边界值，基于交叠波束宽度与侦查空域覆盖范围之间的关系，即，得出上边界值对应的波束个数；
44、根据获取的交叠波束宽度下边界值，基于交叠波束宽度与侦查空域覆盖范围之间的关系，即，得出下边界值对应的波束个数。
45、优选地，所述得到目标雷达测向角度，包括以下步骤：
46、根据目标雷达选择的波束模式，确定波束交叠系数对应的波束方向图，提取第个归一化天线方向图数据，分别将第个和第个归一化天线方向图数据相减，得到波束的比幅测向表数据；
47、对得到的波束的比幅测向表数据进行限幅滤波、放大和a/d量化处理，将多个独立的、波束主瓣比邻的个同时存在的窄波束中相邻的两个及两个以上的窄波束所接收到的信号包络幅度进行比较；
48、获取第个波束的轴线角为，信号来波方向在第个波束的天线轴线处，第个与第个波束接收到的信号幅度分别表示为：
49、
50、
51、其中，代表第 m个波束接收通道的信号幅度，代表第 m-1个波束接收通道的信号幅度，为第 m-1个波束的轴线角，为常数；
52、相邻两波束的信号幅度差为，表示为：
53、
54、计算信号在第 m个波束与第 m-1个波束的信号幅度差，利用该信号幅度差查找对应第 m个波束的比幅测向表，得到目标雷达的测向角度。
55、优选地，还包括获取实际测量过程中的测量周期，当初始时间经过时间后，再次计算实时评估环境测量信噪比；
56、并将计算的实时评估环境测量信噪比与预设的最小环境信噪比进行比较，当大于时，选择稀疏波束模式；当小于时，选择常规波束模式；
57、在实际测量过程中，每经过时间，重新比较实时评估环境测量信噪比和预设的最小环境信噪比，并重新选择波束模式。
58、优选地，还包括一种无人机数字多波束测向系统，包括：
59、信噪比获取模块，用于获取无人机与目标雷达的相对距离；根据无人机与目标雷达的相对距离，确定实时评估环境测量信噪比；
60、波束模式选择模块，用于根据实时评估环境测量信噪比与预设的最小环境信噪比的大小，确定目标雷达的波束模式；当实时评估环境测量信噪比大于预设的最小环境信噪比时，目标雷达的波束模式为稀疏波束模式；当实时评估环境测量信噪比小于预设的最小环境信噪比时，目标雷达的波束模式为常规波束模式；其中，所述稀疏波束模式和常规波束模式的设置方式包括：获取无人机侦察空域的覆盖范围、无人机向目标雷达产生的数字多波束的角度误差阈值、最小接收增益和预设的最小环境信噪比；基于数字多波束的角度误差阈值和最小接收增益，确定合成波束的方向图函数；通过分析方向图函数的测向误差，确定合成波束的波束交叠系数和交叠波束宽度，以获取交叠波束宽度的上边界值和下边界值；根据交叠波束宽度的上边界值和下边界值，对应确定上边界值和下边界值对应的波束个数；将获取的交叠波束宽度的上边界值和上边界值对应的波束个数设置为稀疏波束模式的参数；将获取的交叠波束宽度的下边界值和下边界值对应的波束个数设置为常规波束模式的参数；其中，所述交叠波束宽度的上边界值大于交叠波束宽度的下边界值，所述上边界值对应的波束个数小于下边界值对应的波束个数；常规波束模式的波束数量大于稀疏波束模式的波束数量，常规波束模式的交叠波束宽度小于稀疏波束模式的交叠波束宽度；
61、目标雷达测向角度获取模块，用于根据目标雷达选择的波束模式，通过确定目标雷达在不同波束间的幅度差进行数字多波束测向，得到目标雷达测向角度。
62、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
63、本发明提出的无人机数字多波束测向方法，该方法通过获取无人机与目标雷达的相对距离，确定实时评估环境测量信噪比，为本发明提出的数字多波束测向提供理论支撑。通过设置的常规波束模式和稀疏波束模式，当实时评估环境测量信噪比大于预设的最小环境信噪比时，目标雷达选择稀疏波束模式进行测向，由于稀疏波束模式的波数数量比常规波束模式的波束数量小，因此在不影响测向精度的情况下，降低了对硬件平台算力的要求，提高了测向过程的计算效率，节省功耗。当实时评估环境测量信噪比小于预设的最小环境信噪比时，目标雷达选择常规波束模式进行测向，根据选择到的波束模式，通过制作比幅测向表进行数字多波束测向，确定目标雷达的测向角度，提高了测量精度。
1.一种无人机数字多波束测向方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无人机数字多波束测向方法，其特征在于，所述确定实时评估环境测量信噪比，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的无人机数字多波束测向方法，其特征在于，所述以获取交叠波束宽度的上边界值和下边界值，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的无人机数字多波束测向方法，其特征在于，所述对应确定上边界值和下边界值对应的波束个数，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的无人机数字多波束测向方法，其特征在于，所述得到目标雷达测向角度，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的无人机数字多波束测向方法，其特征在于，还包括获取实际测量过程中的测量周期，当初始时间经过时间后，再次计算实时评估环境测量信噪比；
7.一种无人机数字多波束测向系统，其特征在于，包括：
