相位干涉仪测向系统算法研究

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1、旦鲨相位干涉仪测向系统算法研究StudyonDirectionFindingAlgorithmofPhaseInterferometer王金辉(西安电子科技大学电子工程学院，陕西西安710071)WangJin-hui(SchoolofElectronicEngineeringXidianUniversity．,Sh。anxiXian71007I】1引言到：无线电测向技术在许多领域中有着重要的地位，诸如雷△Il，^B=孚AR=孚dsino(1)达导航、声纳、移动通信、地球物理勘探等测向技术随着应用式中：

2、入为辐射源信号波长。因此，只要测量出A山。，就能算的增加和频段覆盖的需要而发展。特别是在电子对抗中，及时出辐射源的到达方向角0：准确地对目标定位一直是人们积极研究的课题。测向体制通0=arcsin(学)(2)常可分为幅度体制、相位体制和幅相结合体制三大类。目前应用较多的是相位体制一，如干涉仪、多普勒、瓦特逊瓦特和阿德柯克等II_／。干涉仪测向算法具有数据处理时间短、技术成熟的优点，大量地应用在辐射源的测向和定位中。本文在对一维相位干涉仪121进行研究的基础上给出了九八／_八通道相位干涉仪的基本关系式，九

3、个阵元均匀的分布在半径为lm的圆周上，对于相位干涉仪的三个主要的技术难点分别图1干涉仪测向原理图采用测向精度高的互相关方法测量相位差，实时性高的立体基线法【，懈决相位模糊问题，并且选择对噪声较不敏感的最小4二乘法11处理通道的不一致性2-2互相关法估计相位差。本文在详细给出了测向算法之后，利用MATLAB进行了通道校正前后的全相位和不同波段设通道A和B输入信号分别为x(【)和y(1)，则：的仿真，证明了本文算法良好的工程实现价值。x(t)=Asin(0Jt+巾I)+N，(3)t=Bsin(0Jt+山2)

4、+N(4)y()，2相位干涉仪测向原理其中，A、B为信号的幅值；‘o为信号的频率；巾，，IlJ：为信号的相位；N⋯N为高斯白噪声信号。则两信号的互相关函数2一．1维相位干涉仪测向原理为：干涉仪测向实质就是利用辐射信号在接收天线上形成的，T=I)RT=【Asinmt+巾+NBsin山t+T++Ndt。()}J：(，)J[(()IIJ2)J】相位差来确定辐射源的方向。如图1所示，在A，B两天线0方向有一远区辐射源，到达接收点的辐射电波近似为平面波，：。。。(IIJ一5)掌：巾。)(两天线间距为d。天线由于波

5、程差AR存在相位差A山。，可得l舌j鹰{测试测量技术则对于数字相关函数法．处理的是连续信号采样后的离如图2所示X轴方向为方位o0，逆时针方向为正，顺时针散点序列，其中采样点数设为N，因而得到相应的离散时序的方向为负。入射波与x轴夹角为0，单元天线i和j构成单基相位差为：线估计的角度值记为Ot则变换到上图坐标系中的方位角0分另0为：0l2=12—70。，0l3=0【l3—50o，0l4：dl4—30o，△：rl：arccos(_、／—)2R(o)‘、／2R(0)0I5=l5—10。，0l6=Of．16+l

6、0O，0l7=l7+30O，018=qI8+50o，0Iq：0【Iq+70O。，卜n∑x『nly[n](6)3__=二兰三一二==F==二二Vn∑rn】2’＼／n∑．2模糊分析与解模糊算法3．2．1模糊分析干涉仪测向会出现测向角度的不唯一性，即模糊性问题。2．3测向误差的分析模糊性通常包括镜像模糊性和长基线模糊性。镜像模糊是由对式(1)求微分得：于单个基线两侧对称方向的来波会产生相同的相位差，这种Id(}I-2G]～Id△巾I(7)模糊性可通过增加基线数来消除。两条互不平行的基线可以消除镜像模糊。长基线

7、模糊性，也称相位模糊性，这是由于相由式可以得出：COS0越大，即方位角与干涉仪法线方向位测量的结果只能在(一竹，订)之间。如果基线长度大于二分的夹角越小，测向精度越高；反之，测向精度降低，直至测向无之一波长，相位差会超出这一区间，反演出的角度不唯一，从效。当0=90。(即信号从干涉仪法线方向入射)时，精度最高；而产生相位模糊性问题。由d：d。．684m，可求<1．368m，当0=0。或0=180。时(即信号从平行于基线的方向)入射fl>219MHz时出现模糊；由d13=dl1．286m，可求2<2．57

8、2m，时，精度最低。(1，越大，测量精度越高。波长固定时，基线t"2>116MHz时出现模糊；由dl4=dI7=1．732m，可求3<3．464m，越长，测角精度越高。但是当d／>0．5，则有可能导致lf3>87MHz时出现模糊；由dl5=dJ6=1．970m，可求4<3．940m，△‘pf>盯，但鉴相器的输m相位差往往为f~>76MHz时出现模糊。‘P=△‘PAB—int卜8一】2竹(8)二lj3．2I2解模糊算法式中：intf1是取整函