基于相位模糊數(shù)搜索與最小二乘擬合的干涉儀測向方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種利用相位模糊數(shù)搜索與最小二乘擬合相結合的干涉儀測向方法，其中包括：根據(jù)干涉儀陣元間距、波長信息計算出相位模糊數(shù)的范圍；并依據(jù)各陣元間距比例關系，在模糊數(shù)范圍內(nèi)和設定誤差容限范圍內(nèi)，以選定的最小基線為基礎，進行相位模糊數(shù)搜索，得出若干組模糊數(shù)解；對若干組解進行最小二乘擬合，獲取最小均方誤差準則下的正確模糊數(shù)，并解算出目標方位；對截獲的目標方位多次計算值進行直方圖統(tǒng)計，按設定門限剔除異常點得到有效點，對有效點根據(jù)幅度加權平均得到最終的相位干涉儀測向結果。本發(fā)明能夠以較低的計算量計算出干涉儀相位模糊數(shù)，并較大地降低相位誤差對相位干涉儀測向精度的影響，提高測向精度。
【專利說明】基于相位模糊數(shù)搜索與最小二乘擬合的干涉儀測向方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種相位干涉儀測向的實現(xiàn)方法，尤其涉及相位干涉儀解模糊、降低 相位誤差對測向結果影響等關鍵算法。

【背景技術】
[0002] 無線電測向技術在許多領域中有著重要的地位，諸如雷達導航、聲納、移動通信、 地球物理勘探等測向技術隨著應用的增加和頻段覆蓋的需要而發(fā)展。在諸多測向方法中， 相位干涉儀測向以其測向精度高、設備簡單、實時性好等優(yōu)點，在無源探測系統(tǒng)中得到廣泛 應用。但由于其存在視角模糊，因此在應用方面也受到很大的限制。
[0003] 傳統(tǒng)解干涉儀模糊的方法是合理配置基線，通過基線比逐級從短基線解到長基 線，從無模糊的基線解到高模糊的基線。但是在天線、布陣形式確定的條件下，例如，由于天 線陣元的設計尺寸的影響，使得2個天線陣元的中心間距（即最短基線）仍大于入射信號 的半個波長，此時，傳統(tǒng)解干涉儀模糊的方法也無法解決相位模糊問題。目前解模糊技術主 要有五種方法：長短基線法、余數(shù)定理解模糊、虛擬基線法、無模糊長基線干涉儀測向、立體 基線法。
[0004] 上述方法從一定程度上解決了相位干涉儀相位模糊問題，但長短基線法要保證短 基線的長度小于來波信號的半個波長，對于高頻段信號波長較短，小于半個波長的天線基 線長度不可物理實現(xiàn)，所以長短基線解模糊不適用于寬帶測向系統(tǒng)。余數(shù)定理解模糊雖然 克服了短基線的限制，但要求天線間距滿足互質關系，限制了天線的擺放形式。虛擬基線法 是利用2個不同基線的相位差，通過相減的方式得到對應短基線長度的相位差，然后利用 此短基線所得的無模糊測向結果依次解較長基線的模糊來保證測向精度的要求?？梢姡?擬基線法為了達到高精度的測向要求，必須要有足夠多的陣元來輔助解模糊，這就給系統(tǒng) 的一致性提出了更高的要求。立體基線法所用的天線陣各陣元間距不受信號波長的限制， 而且天線陣元擺放形式靈活，只要存在多組測向基線便可正確解模糊。但是立體基線法對 噪聲比較敏感，噪聲增大，測向誤差也隨之增大，當測向誤差大于模糊值和真實值之差時， 會使測向失效。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為解決相位干涉儀相位模糊問題和相位誤差影響測向結果的問題，通過設 計相位干涉儀解模糊與測向流程實現(xiàn)框架，采用相位模糊數(shù)搜索和最小二乘擬合相結合的 算法，可有效地以較低計算量，解算出干涉儀相位模糊數(shù)，較好地降低相位誤差對相位干涉 儀測向結果的影響，提高測向精度。
[0006] 本發(fā)明為解決其技術問題所采用的技術解決方案為：首先根據(jù)干涉儀陣元間距、 波長信息計算出相位模糊數(shù)的范圍；并依據(jù)各陣元間距比例關系，在模糊數(shù)范圍內(nèi)和設定 誤差容限范圍內(nèi)，以選定的最小基線為基礎，進行相位模糊數(shù)搜索，得出若干組模糊數(shù)解； 對若干組解進行最小二乘擬合，獲取最小均方誤差準則下的正確模糊數(shù)，并解算出目標方 位；最后對截獲的目標方位多次計算值進行直方圖統(tǒng)計，按設定門限剔除異常點得到有效 點，對有效點根據(jù)幅度加權平均得到最終的干涉儀測向結果。
[0007] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術方法相比，克服天線陣各陣元間距受信號波長的限制，具有簡 單有效，算法計算量小，利于實現(xiàn)，并且有效降低各陣元間相位差的測量誤差對最終測向結 果的影響，對寬帶干涉儀測向系統(tǒng)工程設計具有一定的參考價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 附圖1為基于相位模糊數(shù)搜索與最小二乘擬合的干涉儀測向方法的關鍵算法步 驟的示意圖。

【具體實施方式】
[0009] 以下結合附圖1給出基于相位模糊數(shù)搜索與最小二乘擬合的干涉儀測向方法的

【具體實施方式】。
[0010] (1) 相位干涉儀模糊數(shù)搜索：根據(jù)各相位 差、陣元間距、波長信息計算出各模糊數(shù)的范圍：

【權利要求】
1. 一種相位模糊數(shù)搜索與最小二乘擬合的干涉儀測向方法，其特征為：首先根據(jù)干涉 儀陣元間距、波長信息計算出相位模糊數(shù)的范圍；并依據(jù)各陣元間距比例關系，在模糊數(shù)范 圍內(nèi)和設定誤差容限范圍內(nèi)，以選定的最小基線為基礎，進行相位模糊數(shù)搜索，得出若干組 模糊數(shù)解；對若干組解進行最小二乘擬合，獲取最小均方誤差準則下的正確模糊數(shù)，并解算 出目標方位；最后對截獲的目標方位多次計算值進行直方圖統(tǒng)計，按設定門限剔除異常點 得到有效點，對有效點根據(jù)幅度加權平均得到最終的干涉儀測向結果。
【文檔編號】G01S3/12GK104330767SQ201410705977
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權日:2014年11月27日
【發(fā)明者】嚴波, 王謙誠, 胡進 申請人:中國船舶重工集團公司第七二四研究所