短基线干涉仪测元与距离变化率融合处理方法

干涉仪基线组合对测向精度的影响作者：吴一帆来源：《中国新通信》2014年第02期【摘要】针对干涉仪测向算法，以三种不同基线组合为例，通过理论和仿真分析，说明信号频率、来波方位、相位模糊对测向精度的具体情况。

得出长基线数量越多测向模糊越严重，但测向精度越高的结论。

为干涉仪测向系统的工程应用提供理论依据。

【关键词】干涉仪基线组合测向精度相位模糊常用的测向体制包括比幅法、瓦特森-瓦特测向法、多普勒法测向法、干涉仪法测向法和空间谱估计法等[1]。

干涉仪法测向具有测向精度高、测向速度快等优点，是目前无线电测向领域的主要测向体制。

在基于干涉仪测向体制的系统中，测向天线阵是影响系统测向精度的重要因素。

测向天线阵一般采用均匀圆形阵列，具有以下优点：（1）天线元之间的互耦情况相同；（2）与支撑天线阵的桅杆互耦最小；（3）测向精度与来波方向无关；（4）具有圆对称性，其方向图在阵列盘面上电磁旋转扫描时波束的形状不会有太大改变。

可见，均匀圆形阵列干涉仪测向系统兼有优越的结构特点和良好的测向性能，这使其在军用和民用领域均有广泛的应用[2]。

一、干涉仪测向算法以图1所示的四元天线为例，假设天线对NS、EW的间距均为d，来波的方位角为θ，则电波到达NS天线对时所形成的的相位差分别为：二、三种基线组合对测向精度影响的分析以5单元均匀圆阵列为例，其中A1、A2、A3、A4、A5分别表示1号、2号、3号、4号、5号天线单元。

5个天线单元两两组合共有10条基线。

此处主要分析三种基线组合方式：最短基线法、最长基线法、长短基线法。

最短基线法选取A2A1、A3A2、A4A3、A5A4为基线组合；最长基线法选取A3A1、A4A2、A5A3、A1A4为基线组合；长短基线法选取A2A1、A3A1、A4A1、A3A2为基线组合。

2.1 信号频率对测向精度的影响以孔径1.5m的5单元均匀圆阵为例，假设频率范围是30～500MHz，来波方位为60°，相位不一致性取10°，通过式（2）可以推算出三种基线组合的测向精度随信号频率的变化曲线，结果如图2所示。

由式 ３ 可知 ， ） 干涉仪测向和下列因素有关 ： ａ天 线单 元 之 间的基 线长 度 ｆ ） 和信 号波 长 ｂ信号 的频 率测 量 精度 ）
ｃ辐 射 源 的入 射 角 ０ ）
ｄ ）
在干涉 仪测 向 系统 中 ， 小 噪 声影 响 的一 个 减 途径 就是 提高 信 噪 比。另一 个途 径就 是采 用多 次
ｄ Ｏ－
＋
．
（） ３
式中， 声为信号的相位差 ， 为信号波长 ， 为天线 ｚ
间距 。
２４ 鉴 相 误 差 ．
干 涉仪 接收 机信 号 的鉴 相 测量 误 差 与诸
多 因素 有关 。主要 有 ： 收 通 道 在 频 带 内 的相 位 接 失配； 接收通 道 内部 噪声 引起 的相位 误差 ； 天线 阵
方 向 图和通 道 相位 的不 一致 将直 接 导致测 向性能 严 重下 降 。文献 ［ ］ 出 了多 通 道 相位 进行 自动 ５提
方法 。文献 ［ ］ 述 了通 道 不 一 致 对 干涉 仪 测 向 ８论
的影 响 ， 出 了解 决 方法 。 提
文献［ ５—８都 不 同程 度 地提 出了一 些 干涉 仪 ］ 测 向通 道校 正方 法 ， 的 只解 决 了传 统 的静 态 相 有 位校 正 ， 的需增 加 较多 硬件 设备 ， 正过 程较 复 有 校 杂 。本 文在 系统 设 计 时 只增 加 了一 个 自检 源 ， 通 过改 进 自检 源快 速静 态 和动态 的通 道 相位 一致 性 校 正方 法并 结合 相位 误差 定 时或 实时 检测 技术 等
ｌｚｄｉ ｄｔｌａｄａｎｖｌｍ ｔｏ ｆｉｐ ｖｄｒｐｄＤ ｏｒｃｏ ｓｐｏｏｅ ．Ｍ ａｗ ｉ ，ＢＴ ｙｅ ｅ ｉ ｎ ｏｅ ｅ ｄｏ ｒ ｅ ａｉ Ｆｃｒ ｔｎｉ ｒｐｓｄ ｅ ｈｌ Ｉ ｎ ａ ｈ ｍｏ ｅｉ ｎ ｅ

基于二维单基线的单星高精度无源定位算法郑仕力;董乔忠;王笃祥【摘要】Due to the large equipment and the complex structure of multi‐baseline interferometers ,a new high precision passive location by single satellite observer based on particle kinematics is proposed .In view of the unambiguous specialty of the phase rate‐of‐changing and the high precision in direction of the long baseline phase differences ,the ambiguous phase difference and the changing rate of phase difference are used in this al‐gorithm .The particle swarm optimiz ation algorithm is improved to accomplish the high precision passive lo‐calization .The simulation results show that this method can attain the CRLB .%针对长短基线干涉仪定位系统设备量大、系统复杂的问题，提出了基于运动学原理的单星高精度无源定位技术。

以模糊相位差和相位差变化率为观测量，并采用三通道二维单基线阵列构型，充分利用长基线相位差定位精度高的特点，并结合相位差变化率的无模糊特性，通过粒子群改进算法实现高精度的定位。

仿真结果表明，该算法定位精度高，定位性能接近CRLB。

一种星载干涉仪解模糊失败识别方法张广宇;王笃祥;陈卓;季权【摘要】针对星载干涉仪测向解模糊失败问题,基于波束形成原理提出一种解模糊失败识别方法.该方法在干涉仪测向定位方法的基础上有效利用了各通道接收信号的幅度信息,通过合成信号功率判断测角结果正确与否,可有效提高星载电子侦察系统的情报准确性,仿真结果证明了该方法的有效性.【期刊名称】《航天电子对抗》【年(卷),期】2017(033)003【总页数】4页(P25-27,41)【关键词】星载干涉仪;测向;定位【作者】张广宇;王笃祥;陈卓;季权【作者单位】中国航天科工集团8511所,江苏南京210007;中国航天科工集团8511所,江苏南京210007;中国航天科工集团8511所,江苏南京210007;中国航天科工集团8511所,江苏南京210007【正文语种】中文【中图分类】TN971+.1以卫星为平台的电子侦察系统不受国界、领空、领海和天气的限制，可以进行长时间和大面积的侦察监视，快速获取战略战术情报，具有广阔的发展空间和应用前景[1]。

单星仅测向定位体制通过测向得到指向辐射源的方向线，然后根据卫星的姿态参数和导航数据计算出辐射源的地理位置，从而实现对辐射源的定位[2]。

当前单星仅测向定位体制中常用的是二维干涉仪测向定位方法[3]，该体制技术相对简单，工程上易于实现，且可以做到单脉冲定位，实时性好。

然而干涉仪测向系统的核心问题就是求解相位模糊，常规的解模糊方法包括长短基线法、参差基线法、虚拟基线法、最小二乘法等[4]，但无论何种方法当基线间相位差测量误差超过系统容差时，星载干涉仪对单脉冲的测向都可能出现解模糊失败，从而导致定位跳区。

针对该问题，本文基于波束形成原理提出一种干涉仪解模糊失败识别方法，该方法可有效识别解模糊失败的测角结果，提高单星测向定位电子侦察系统情报准确性。

星载干涉仪测向定位的基本原理是利用相互正交的两组测向天线测量在同一时刻接收到的信号的相位差，通过干涉仪测角方法获得目标辐射源相对平台位置的角度，根据角度结合平台位置信息对目标进行定位。

gnss 短基线解算-回复GNSS（全球导航卫星系统）短基线解算是一种利用多颗卫星的观测数据来计算测量点之间的相对位置的方法。

它是一种相当常见的技术，被广泛应用于地理测量、地震监测、航空航天等领域。

下面将逐步介绍GNSS短基线解算的原理和步骤。

第一步：数据采集在进行GNSS短基线解算之前，首先需要进行数据采集。

通常情况下，我们需要准备两个或更多的GNSS接收机，并将它们安装在测量点上。

接收机会同时接收多颗卫星的信号，并记录下它们的观测数据，包括卫星的位置、接收机的时刻等。

第二步：数据预处理在进行解算之前，我们需要对采集到的观测数据进行预处理。

这包括对数据进行时钟偏差和系统误差的校正，以及对观测数据进行差分处理。

差分处理是一种常见的技术，可以提高GNSS解算的精度和可靠性。

在差分处理中，我们会使用一个已知的参考站的观测数据与待测站的观测数据进行比较，从而消除大部分的系统误差。

第三步：解算原理GNSS短基线解算的原理基于卫星的信号传播时延。

当一个接收机接收到多颗卫星的信号时，信号会经过大气层、电离层等影响传播速度的介质，导致接收到的信号与卫星的真实位置存在微小的误差。

通过测量这些误差，我们可以得出测量点之间的相对位置。

第四步：解算步骤GNSS短基线解算通常分为以下几个步骤：1. 卫星定位：根据接收机的观测数据和卫星的位置信息，计算出每个接收机与卫星的距离。

2. 相对位置估计：通过比较接收机之间的距离差异，可以估计出测量点之间的相对位置。

这个过程中一些误差可能会被减小或消除，例如大气延迟误差。

3. 参数调整：在进行相对位置估计之后，可能会存在一些误差。

这时，我们需要通过参数调整来优化解算结果。

参数调整的方法通常是最小二乘法，通过最小化观测值与预测值的差异，来找到最优的参数值。

4. 精度评估：最后，我们需要对解算结果进行精度评估。

常见的评估方法包括统计分析、偏差分析等。

通过这些分析，我们可以得到GNSS短基线解算的精度和可靠性。

⼲涉式测向⽅法的误差的产⽣分析及消除2019-04-26摘要：⼲涉式测向⽅法简介，从测向原理、造成误差的原因多⽅⾯进⾏了深⼊剖析，对于⼲涉式测向产⽣的误差问题，采⽤天线转换连接、增加校正参数的⽅法，验证后获得较好的结果，能够在⼯程实现上解决测向存在的误差。

关键词：⼲涉式测向；伪距测量；基线测量；误差消除⼲涉式测向作为⼀种精确的⽆线电测向⽅法，⼴泛应⽤在军事、科研领域。

利⽤统⼀发射源发射信号，到接收终端统⼀天线阵中两根接收天线的时间差，和这两根天线之间的间距，通过三⾓公式求解，进⽽得到相对⾓，实现相对定位。

1 ⼲涉式测向原理⼲涉式测向原理图如图1所⽰，设两天线的间距为d，以天线连线⽅向为⽅位基准。

当被测⽬标发射源远离测向系统时（天线R0远⼤于d），及发射源到两个测向天线传播⽅向近似于平⾏，两个测向天线接收的⽬标回波路径差ΔR与⽅向⾓θ、基线长度d的关系为ΔR=R2—R1=d sin θ（1）sin θ=■θ=arcsin■式中：ΔR—⽬标回波分别到达两天线的距离差；R2—⽬标到测向天线2的距离；R1—⽬标到测向天线1的距离。

则θ值可以得出，θ即为两根测向天线连线垂线与⽬标点之间夹⾓。

⼲涉式测向原理是依靠测量⽬标到两测向天线的路径差ΔR，达到测量⽬标⽅向⾓的⽬的。

2 ⼲涉式测向的误差分析⼲涉式测向根据原理分析可能引起测向误差的原因有如下⼏点：（1）伪距测量误差⼲涉式测向的根本在于准确测量⽬标点到两根测向天线的路径差ΔR，及准确测量两根天线接收到的⽬标点发射信号的时间差Δt，根据下式：ΔR=cΔt（c为⽆线电波在空⽓中的传播速度，近似为3×105 km/s）；在接收机中以测向天线1所接收到的信号时刻t1计算，接收机时钟在t时刻产⽣⼀个相同的编码测距信号，这个复现的码在时间上移动，⼀直到与测向天线2收到的测距码产⽣相关为⽌，则两根测向天线接收到的测距码和接收机产⽣的复现码相关过程的时间差即为Δt。

www�ele169�com | 53电子测量0 引言电子战是确保己方使用电磁频谱、同时阻止敌方使用电磁频谱。

电子战最基本的任务之一是提供作战威胁态势情报。

电子对抗侦察本质上就是用于探测、识别并定位威胁源。

而无线电测向是实现威胁源定位的前提条件。

通过截获无线电信号，进而确定辐射源所在方向的过程，称为无线电测向。

测向是电子对抗侦察的重要任务，它可以为辐射源的分选和识别提供可靠的依据，为电子干扰和摧毁攻击提供引导，为作战人员提供威胁告警，为辐射源定位提供参数。

干涉仪测向误差与天线的测向系统的干涉仪基线长度选择、射频通道的相位一致性、测频精度等密切相关。

某电子侦察系统，采用5路干涉仪测向体制。

本文从干涉仪测向的基本原理分析影响干涉仪测向精度的影响因素，而后通过设计校准系统，通过通道校准，减少了多通道的相位误差，增加了干涉仪测向系统稳定性。

1 干涉仪测向基本原理及误差分析■1.1 单基线干涉仪测向原理干涉仪测向是通过测量位于不同波前的天线接收信号的相位差，通过转换处理得到辐射源的方位。

一般情况下，测向设备只需得到来波的方位角就够了，一维线阵干涉仪天线就可以实现。

但是在对空中目标、短波天波信号等测向的场景下，测向设备要求具备对入射波的方位角和俯仰角同时测向的能力，需要二维干涉仪天线阵测向（即所有的测向天线阵元都在一个平面内）。

二维阵的测向误差可以由一维线阵类比。

最基本的单基线干涉仪测向由两个天线通道组成,如图1所示,两个天线之间的物理距离d 称为干涉仪基线。

假设辐射源距离天线足够远，满足天线的远场条件。

辐射源与天线的法向方向夹角为θ，辐射源电磁波到达两个天线的时间就有先有后，存在相位差。

它到达两个天线的相位差为：2sin d πφθλ=(1)式中，λ为信号波长，d 为干涉仪天线基线，即两天线的物理距离。

如果两个接收机信道的响应完全一致，两个信道输出信号的相位差仍为φ，再通过鉴相器输出的相位差信息：cos sin Uc Us ϕϕ=Κ=Κ (2) 1tan Us Uc φ−= (3)K 为系统增益。

阵列信号处理概述研究背景及意义和波达方向估计技术1 概述阵列信号处理作为信号处理的一个重要分支，在通信、雷达、声呐、地震、勘探、射电天文等领域获得了广泛应用和迅速发展。

对所有探测系统和空间传输系统，空域信号的分析和处理是其基本任务。

将多个传感器按一定方式布置在空间不同位置上，形成传感器阵列。

并利用传感器阵列来接收空间信号，相当于对空间分布的场信号采样，得到信号源的空间离散观测数据。

阵列信号处理的目的是通过对阵列接收的信号进行处理，增强所需要的有用信号，抑制无用的干扰和噪声，并提取有用的信号特征以及信号所包含的信息。

与传统的单个定向传感器相比，传感器阵列具有灵活的波束控制、高的信号增益、极强的干扰抑制能力以及高的空间分辨能力等优点，这也是阵列信号处理理论近几十年来得以蓬勃发展的根本原因。

阵列信号处理的最重要应用包括：①信（号）源定位——确定阵列到信源的仰角和方位角，甚至距离（若信源位于近场）；②信源分离——确定各个信源发射的信号波形。

各个信源从不同方向到达阵列，这一事实使得这些信号波形得以分离，即使他们在时域和频域是叠加的；③信道估计——确定信源与阵列之间的传输信道的参数（多径参数）。

阵列信号处理的主要问题[]1包括：波束形成技术——使阵列方向图的主瓣指向所需方向；零点形成技术——使天线的零点对准干扰方向；空间谱估计——对空间信号波达方向的分布进行超分辨估计。

空间谱估计技术是近年来发展起来的一门新兴的空域信号处理技术，其主要目标是研究提高在处理带宽内空间信号（包括独立、部分相关和相干）角度的估计精度、角度分辨率和提高运算速度的各种算法。

在所有利用空间谱估计技术来实现对到达方向（DOA）估计的方法中，以R. O. Schmidt 提出的MUSIC 算法最为经典且最有代表性。

Schmidt 在MUSIC 算法中提出了信号子空间的概念，即在维数大于信号个数的观测空间中进行子空间的划分，找出仅由噪声贡献生成的空间（噪声子空间）和由信号和噪声共同作用产生的空间，根据这两个子空间的基底以及阵列流型即可得到待测方向满足的方程，由其解得到来波方向的估计。

95电子技术Electronic Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering示。

而家属或医护人员可通过远程终端（手机或电脑），使用键鼠或触屏点击的方式进行终端操作。

设备自带的高清摄像头组件，则可通过互联网，随时随地连接到脑电信息沟通系统，辅助视频互动。

4.5 视觉刺激模块视觉刺激模块采取SSVEP-BCI 脑电范式。

稳态视觉诱发电位作为BCI 系统常使用的一种信号范式，它是在人眼受到固定频率超过3.5Hz 的视觉刺激时，大脑皮质活动将被调动，导致类似于刺激的周期性节律活动。

SSVEP-BCI 通过固定频率的闪烁刺激诱发。

而诱发产生SSVEP 信号的视觉刺激源通常包括光刺激源、图形刺激源以及模式翻转刺激源。

依照具备多目标、多任务的非侵入BCI 模式的使用场景，本文系统采取常见的LCD 型刺激源硬件，更易于编程设计刺激形状和刺激颜色等条件。

但LCD 型刺激源产生的刺激频率受到LCD 屏幕刷新率的限制。

为了避免两种刺激频率难以区分，编程设计的刺激频率不应为倍数集合，并且设计的刺激频率也应该大于4Hz [5]。

此外，由于过多检测对象需要极高的识别精度，所以本文系统每层设计不多于五个刺激源图像。

比如，如图8所示，设置“帮助”、“沟通”和“娱乐”，分别以29.95Hz 、14.98Hz 和5.99Hz 的频率闪烁，界面右侧则是专注度指标尺和返回键。

5 结束语立足于解决语体失能患者与外界的沟通难题，本文设计与实现了一种基于TGAM 模块的脑电信息沟通系统。

该系统采用美国神念科技的TGAM 芯片，基于SSVEP-BCI 脑电范式，完成了从脑电信号采集，到脑电信号处理分析，以及脑电信号运用的一整套脑波控制的标准化流程，实现了将脑波“意念”转化为他人可直观解读的个人需求信息或意愿信息的目的。

语体失能病患能够通过该脑电信息沟通系统，与外界进行有效交流。

（ ２ ）
作者简介 ： 王佳 （ １ ９ ８ １ 一 ） ， 女， 博 士， 工程师 ， 主要从事数据处理工作 。Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｗ ｊｓ ｓ ｌ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
＿
第 ３ 期
王佳 等 ： 短基线干涉仪数据误差影响分析
根据 短基 线干 涉仪测 量 原理 ， 可 以得 到
（ ３ ） 然 会导致 （ ） 出现 相应 的变化 。 影 响函数能较好 地反
映对象） ， （ ） 因 变化而影响的灵敏程度 ， 定义如下 ：
ｙ （ ｘ ｏ ） ｉ ｎ ｆ （ ｘ ， ｙ ） ： ｌ ｉ ｍ— ｙ （ ｘ ） －
—
式（ ３ ） 中， （ ） 为距离变化率 ， 即径向速度 ； 户 （ ｔ ） 、 （ ） （ ） 为
Ｖ０ １ ．１ ９ Ｎｏ ．３ ６８
载 人 航 天
Ｍａ ｎ ｎ ｅ ｄ Ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｌ ｆ ｉ ｇ ｈ ｔ
第 ｌ ９ 卷
第 ３期
２ ０ １ ３ 年 ５ 月
短基线干涉仪数据误差影 响分析
王 佳 ， 一 ，沈世禄 ，王 敏 ，李云峰
（ １宇航动 力 学国家 重 点实验 室 ， 西安 ７ １ ０ ０ ４ ３ ； ２中国西安 卫 星测控 中心 ， 西安 ７ １ ０ ０ ４ ３ ）
ｆ
化率残差（ 、 、 ０ ） 对测速的影响和灵敏度分析嘲 。
对 于研究 对 象 ｙ （ ｘ ） ， 当 自变Biblioteka 发生 微小 改 变 时 ， 必
Ｊ Ａ Ｓ （ ｔ ） － Ａ Ｒ（ ｔ ）
１ Ａ Ｐ （ ｔ ） ＝ Ｄ Ａ ｆ （ ｔ ）
Ｉ Ａ Ｏ（ ｔ ） ＝ Ｄ Ａ ｍ（ ｔ ）

[ 2]
1 长短基线无源定位系统设计
1 . 1 系统信号流程 如图 1 所示 , 在观测站配置线性天 线阵 O、 A、 B、 C, 其中从接收机 A、 B、 C 距参考接收机 O 的距离分别
。文献 [ 3] 提出了运用双接收机相位差变化率进
行无源定位的方法, 但该方法同样要求目标与接收机 之间存在较大的相对运动, 并对观测器的运动状态和
随着空间电子对抗的逐步升级 , 无源被动目标信 息获取系统逐渐受到人们的重视, 无源定位的相关技 术得到了长足的发展。无源定位系统主要是指依靠分 析非合作辐射源所发射信号确定目标位置的被动定位 系统 , 具 有 功率 小、 负 载 低、 电磁隐蔽能力强的优 点
[ 1]
。由于无源定位系统不主动发射信号 , 其辐射源
角度、 距离的测量较雷达系统更为复杂, 始终是无源定 位理论体系的难点。传统的无源定位系统可分为单站 和多站两大类, 其中单站定位机动性更强 , 不需要多站 之间的信号传输 , 具有更为广阔的应用前景, 但同时造 成仅测角 ( B earin g -Only) 系统无法实现及时定位的问 题。增加辐射源径向运动信息的定位技术克服了这一 问题, 但该技术要求观测站与辐射源之间存在较大的 相对 运动, 这在一定 程度上限 制了该方 法的应 用范 围
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
已知 相 位 差 测 量 误 差 与 信 噪 比 满 足 R5 = 1 / 2S NR, 又知来波 到达角度 估计误 差与相 位测量 误 差、 来波角度、 波长和基线长 D 的关系满足 | dH | = | d5 | D 2P | sinH | K ( 4)
则波达角估计 H 1 的误差约为 RH 1 = ( 2P a | sin H | K 2SNR )

任意平面阵干涉仪二维测向方法张敏;刘金彦;郭福成【摘要】针对以往干涉仪测向方法对布阵要求高、测向精度受基线选择影响等问题,提出了一种适用于任意平面阵干涉仪的多假设T ay lo r级数二维测向方法.该方法首先利用相位差选取多组初始值,然后对每组初值采用T ay lo r级数进行迭代计算,最后通过代价函数检测确定来估计值.该方法对干涉仪几何构型无特殊要求,无需事先解相位差模糊.数字仿真实验表明,该方法运算量适中,测向精度可接近理论误差.【期刊名称】《航天电子对抗》【年(卷),期】2018(034)001【总页数】6页(P12-16,39)【关键词】测向;干涉仪;Taylor级数;相位差【作者】张敏;刘金彦;郭福成【作者单位】国防科技大学电子科学学院 ,湖南长沙410073;武警警官学院,四川成都610200;国防科技大学电子科学学院 ,湖南长沙410073【正文语种】中文【中图分类】TN971+.50 引言估计信号来波方向(AOA)，又称之为测向，在电子侦察、监视、预警、通信等领域受到广泛关注和研究[1-4]。

其中基于相位干涉仪的测向技术，由于其原理简单、测向精度高，应用越来越广泛[3 ]。

当基线长度大于信号半倍波长时，相位差测量可能会出现2π模糊。

解相位差的2π模糊是干涉仪测向研究中的主要问题[4]之一。

一种常用的方法是采用长短基线干涉仪形成多基线实现解模糊。

如文献[5]基于长短组合基线、文献[6]基于剩余定理互质基线和文献[7]虚拟基线的解模糊方法，但这都要求多组基线之间有一定的几何约束关系，因此限制了干涉仪基线的布阵，且通常仅适用于线阵，较难推广到任意平面阵。

文献[8]的无模糊长基线解模糊方法，仅适用于特定的平面阵型，且该方法中对相位差的多次代数运算造成了较大的测向误差。

文献[9]聚类法和文献[10]立体基线解模糊方法通常可适用于任意平面阵，但此类方法仅由特定的几组基线得到多个待定的角度估计，利用剩余基线在此待定角度中选取一个值作为估计值，不能达到测向理论精度。

如何进行地面测量数据的配准与融合地面测量是一项重要的技术手段，广泛应用于土地测量、建筑设计、城市规划等领域。

然而，不同测量设备采集的数据存在差异，可能会导致精度问题。

因此，进行地面测量数据的配准与融合是非常必要的。

本文将介绍一些常见的方法和技巧，帮助读者更好地进行地面测量数据的配准与融合。

一、数据预处理首先，在进行地面测量数据的配准和融合之前，我们需要进行一些数据的预处理工作，以保证测量数据的质量。

数据预处理包括数据清理、数据校正和数据去噪等步骤。

数据清理是指清除掉异常值或错误的数据，例如测量设备误差或操作失误引起的数据。

数据校正是指将测量数据与已知基准进行比较，并进行调整，以提高数据的准确性。

数据去噪是指去除测量数据中的噪声或干扰，以获得更准确的数据。

这些预处理步骤可以有效提高地面测量数据的质量，为后续的配准和融合工作打下良好的基础。

二、数据配准数据配准是指将不同测量设备获得的数据进行对准，使它们在同一坐标系下表示。

常见的数据配准方法包括基于特征点的配准、基于惯性导航系统的配准和基于图像识别的配准。

基于特征点的配准方法主要利用测量数据中的特征点进行匹配，通过计算特征点之间的几何关系，来确定数据之间的对应关系。

这种方法适用于各种类型的测量数据，但需要事先人工选取特征点，耗费时间且对操作者要求较高。

基于惯性导航系统的配准方法是利用惯性导航系统记录的姿态和位移数据，来进行数据配准。

该方法不需要特征点，适用于不同测量设备之间的配准，但需要较高的惯性测量精度。

基于图像识别的配准方法是利用图像识别技术，通过比对不同测量设备采集的图像，找到共同的特征点并进行对准。

这种方法适用于图像数据的配准，但在处理过程中需要注意避免图像变形和失真。

三、数据融合数据融合是指将不同测量设备获得的数据进行整合，以获得更全面和准确的信息。

常见的数据融合方法有加权融合、模型融合和特征融合等。

加权融合是根据测量数据的质量权重，对不同测量数据进行加权平均，以得到更准确的结果。

一
维 搜 索 与长 短 基 线 相 结 合 的干涉 仪 设 计 方 法
夏 韶俊 杨 晶
（ 华 东 电 子 工 程 研 究 所 合 肥 ２ ３ ０ ０ ８ ８ ）
【 摘要】 设 计 宽 带干 涉仪测 向 系统 时需要 解 决 系统 测 向精度 和 最 大无 模 糊 角度之 间的 矛盾 问题 ， 本
Ｘｉ ａ Ｓ ｈ ａ ｏ ｊ ｕ ｎ ， Ｙａ ｎ ｇ Ｊ ｉ ｎ ｇ （ Ｅ ａ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ８ ８）
ｔ ｅ ｒ ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ—ｆ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ；ａ ｍｂ ｉ ｇ ｕｉ ｔ ｙ ｓ ｏ ｌ ｖ ｉ ｎ ｇ；ｏ ｎ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ； ｌ ｏ ｎ ｇ ／ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｂ ａ ｓ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｓ
第４ ２卷 第 ２期 （ 总第 １ ６ ４期 ）
２ ０ １ ３年 ６月
火 控 雷 达 技 术
Ｆｉ ｒ ｅ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｒａ ｄ ａ ｒ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ４ ２ Ｎｏ ． ２（ Ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ １ ６ ４）
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ３
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｌｉ ｆ ｃ ｔ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｉ ｎ ｄｉ ｎｇ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ａ ｎｄ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｕ ｎ ａ ｍｂ ｉ ｇ ｕｏ ｕｓ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｉ ｓ ｎ ｅ ｅ ｄ ｅ ｄ

电子信息对抗技术Electronic Information Warfare Technology2021,36(1)㊀㊀中图分类号:TN971.1㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:1674-2230(2021)01-0006-04收稿日期:2020-04-03;修回日期:2020-04-17作者简介:李燕平(1981 ),男,硕士,高级工程师;贾朝文(1971 ),男,硕士,研究员级高级工程师;鄢勃(1981 ),男,硕士,高级工程师;刘翔(1981 ),男,硕士,高级工程师;张学帅(1980 ),男,硕士,高级工程师㊂一种干涉仪测向系统的数值仿真寻优设计方法李燕平,贾朝文,鄢㊀勃,刘㊀翔,张学帅(西南电子设备研究所,成都610036)摘要:针对干涉仪测向中的基线配置问题,提出一种数值寻优设计方法,使得系统预期能够满足解模糊要求,同时对系统相位误差的容忍度又最大㊂以系统解模糊可容忍的相位误差最大为评价函数,采用数值仿真方法寻优,最后得到一种最优的基线组合㊂以几种典型的应用情况为例给出了设计流程,并采用测向仿真实验验证该方法的有效性㊂关键词:干涉仪;测向;解模糊;数值仿真DOI :10.3969/j.issn.1674-2230.2021.01.002Numerical Simulation Optimization in InterferometerDirection Finding SystemLI Yanping,JIA Chaowen,YAN Bo,LIU Xiang,ZHANG Xueshuai(Southwest China Research Institute of Electronic Equipment,Chengdu 610036,China)Abstract :A method based on numerical simulation optimization is proposed for baseline designin the interferometer direction finding system.The ambiguity solving requirements of the system could be satisfied with this method,while the maximum tolerance of the phase error is main-tained.Firsly,the maximum tolerance of the phase error is considered as the cost -function.Then the numerical simulation is used for optimization.Finally,the optimal baseline can be ac-quired.Several typical examples are given to show the design process.After that,the direction finding simulation is also given to prove the validity of this method.Key words :interferometer;direction finding;ambiguty solving;numerical simulation1㊀引言干涉仪测向系统具有宽频带㊁宽空域㊁高精度特点,逐步在无源探测系统中得到广泛应用[1-7]㊂由于干涉仪接收测量的相位存在2π模糊的现象,需要通过不同基线的组合来解相位模糊㊂干涉仪天线基线组合的设计至关重要,决定了最终的系统测向性能㊂现有的设计步骤[5-6]通常是根据经验预估系统相位误差,然后根据测向频率先确定最短基线,然后按一定的经验选取其他基线,最后得到满足测向精度要求的各级基线㊂天线相位误差的好坏是系统设计关键㊂对于一些较成熟的天线体制,在设计之初其相位误差特性可以根据经验准确预估,可以按上述设计方法开展设计㊂但在工程实践中,经常会遇到如下应用场景:一是天线的尺寸㊁形态㊁体制等受应用平台限制,难度较大,在设计之初只能大致确定其相位误差特性,而不能准确预估;二是受应用平台安装空间限制,天线的最长基线是确定的,设计的自由度为各级基线的配置关系㊂在此边界条件下,如何从系统层面设计一种最优的基线组合,使6电子信息对抗技术·第36卷2021年1月第1期李燕平,贾朝文,鄢㊀勃,刘㊀翔,张学帅一种干涉仪测向系统的数值仿真寻优设计方法得系统预期能够满足解模糊要求,同时对系统相位误差的容忍度又最大,从而降低系统后期实现的难度和风险,有着实际意义㊂本文围绕上述问题,提出了一种干涉仪基线设计方法,该方法以系统解模糊可容忍的相位误差最大为评价函数,开展各种基线组合的数值仿真寻优,最后得到一种最优的基线组合㊂2㊀干涉仪测向原理㊀㊀图1所示为一维干涉仪示意图,在远场条件下,当信号角度为θ,各级基线为D i,则各基线相位差可以表示为:2πN i+ϕi=2πD iλsinθ(1)其中:ϕi为实际测量到的模糊相位差,N i为模糊数,λ为信号波长㊂最短基线一般要求是无模糊的,即N1=0,从而可以得到解模糊的逐次递推过程如下[1]:N i=D iD i-1(N i-1+ϕi-12π)-ϕi2πi=2,3, ,k(2)其中:k为基线数㊂解算出最长基线的模糊数后,方位角可由式(3)估算:θ=arcsin[λ2πD k(2πN k+ϕk)](3)图1㊀一维干涉仪示意图3㊀干涉仪基线组合的数值仿真寻优方法3.1㊀最大无模糊基线长度的确定假定在干涉仪要求的工作频率范围内,最小波长为λmin,系统相位误差为Δφ,要求解模糊的最大空域范围为θmax,则无模糊基线长度不能超过以下值[6]:d jmh_max=λmin[π-Δφ]2πsinθmax(4)反过来,当无模糊基线长度确定后,系统可容忍的相位误差为:Δφ=π-2πd jmh_max sinθmaxλmin(5) 3.2㊀系统可容忍的相位误差当采用实基线解实基线的相位模糊时,系统可容忍的相位误差为[6]:Δφ1=πK1+1(6)其中:K1为实基线解实基线的基线比㊂当采用实基线解虚拟基线相位模糊时:Δφ2=πK2+2(7)其中:K2为实基线解虚拟基线的基线比㊂当采用虚拟基线解实基线时:Δφ3=π2(K3+0.5)(8)其中:K3为虚拟基线解实基线的基线比㊂若K4为虚拟基线解虚拟基线的基线比,有:Δφ4=π2(K4+1)(9) 3.3㊀多通道实基线测向系统的基线设计如果工程可实现的天线单元的尺寸小于系统最大无模糊基线,则可以设计全实基线的测向系统㊂下面以一种典型的五通道实基线测向系统为例,介绍基线设计的数值寻优方法㊂假定系统测向的最高频率为12GHz,最大测向角度为50度,整个天线口径L假定为400mm㊂设计步骤如下: 1)根据公式(4)确定大致的最短基线搜索范围,开始最短基线d1的循环搜索;2)设置K1从1循环到5,步进可取0.05(为提高计算效率,步进值与K1的乘积与工程可实现的天线间距的最小步进相当即可);3)在当前的d1和K1取值情况下,计算d2㊁d3㊁d4㊂为尽量保持系统可容忍的相位误差水平不变,可取d2=K1∗d1,d3=K1∗(d1+d2),d4=L-d1-d2-d3;4)如果在第3步中出现d4<d1,则判断该组基线设计不合理,令该组基线设计的评价函数为0,回到第1步进行下一个循环;5)如果没有出现基线设计不合理的情况,根据d1㊁d2㊁d3㊁d4的取值,构造所有可用的逐级解模糊的实基线组合D i,计算逐级解算的各级基线比;6)根据公式(5)计算当前最短基线情况下可7李燕平,贾朝文,鄢㊀勃,刘㊀翔,张学帅一种干涉仪测向系统的数值仿真寻优设计方法投稿邮箱:dzxxdkjs@容忍的相位误差,根据公式(6)计算各级基线解算时可容忍的相位误差;7)将第6步计算得到的所有可容忍的相位误差取最小值,作为当前基线设计情况下系统可容忍的最大相位误差,将该值作为当前d 1和K 1取值情况下的评价函数;8)完成所有d 1和K 1取值情况下的计算,结束循环后,对各种情况下的评价函数进行分析,取系统可容忍的最大相位误差最大的情况作为最优设计,得出最优的基线比㊂图2㊀多通道实基线测向系统基线设计的数值寻优计算流程图3为数值计算给出的不同d 1和K 1取值情况下系统可容忍的相位误差的情况,图中标识处系统可容忍的相位误差最大,对应的最优的基线设计为:d 1=11.1mm,d 2=25.6mm,d 3=84.5mm,d 4=278.8mm,此时系统可容忍的相位误差为54.5ʎ㊂图3㊀多通道实基线测向系统基线设计的数值寻优计算结果3.4㊀多通道虚拟基线测向系统的基线设计如果工程可实现的天线单元的尺寸大于系统最大无模糊基线,则需要设计虚拟基线测向系统㊂下面以一种典型的五通道虚拟基线测向系统为例,介绍基线设计的数值寻优方法㊂假定工程可实现的天线最小间距为40mm,系统测向的最高频率㊁最大测向角度㊁天线口径均与上一节一致㊂设计步骤如下:1)根据公式(4)确定大致的最短虚拟基线d jmh_max 的搜索范围,在此基础上开始最短虚拟基线的循环搜索;2)设置d 1从工程可实现的天线最小间距循环到天线口径(为提高计算效率,步进值与工程可实现的天线间距的最小步进相当即可);3)计算d 2㊂其中d 2=d 1+d jmh_max ;d jmh_max 为当前的最短虚拟基线取值;图4㊀多通道虚拟基线测向系统基线设计的数值寻优计算流程4)设置d 3从d 2循环到天线口径;5)计算d 4㊂取d 4=L -d 1-d 2-d 3㊂如果出现d 4小于天线最小间距,则判断该组基线设计不合理,令该组基线设计的评价函数为0,回到第4步进行下一个循环;6)根据d 1㊁d 2㊁d 3㊁d 4构造所有可用的逐级解模糊的虚拟基线和实基线组合D i ,计算逐级解算的各级基线比;8电子信息对抗技术㊃第36卷2021年1月第1期李燕平,贾朝文,鄢㊀勃,刘㊀翔,张学帅一种干涉仪测向系统的数值仿真寻优设计方法7)根据公式(5)计算当前最短虚拟基线情况下可容忍的相位误差;根据公式(6~9)计算各级基线解算时可容忍的相位误差;8)将第7步计算得到的所有可容忍的相位误差取最小值,作为当前基线设计情况下系统可容忍的最大相位误差,将该值作为当前d jmh_max ㊁d 1和d 3取值情况下的评价函数;9)完成所有d jmh_max ㊁d 1和d 3取值情况下的计算,结束循环后,对各种情况下的评价函数进行分析,取系统可容忍的最大相位误差最大的情况作为最优设计,得出最优的基线比㊂图5为d jmh_max ㊁d 1和d 3三重寻优情况下给出的系统可容忍的相位误差的情况,其中图5(a)为固定最短虚拟基线情况下的d 1和d 3数值寻优结果,图5(b)为所有可能的最短虚拟基线数值寻优结果㊂系统可容忍的相位误差最大情况下的最优基线设计为:d 1=76.5mm,d 2=89.2mm,d 3=106mm,d 4=128.3mm,此时系统可容忍的相位误差为38.6ʎ㊂(a)最短虚拟基线取某个值情况下的d1和d3数值寻优结果(b)最短虚拟基线数值寻优结果图5㊀多通道虚拟基线测向系统基线设计的数值寻优结果4㊀仿真验证㊀㊀1)五通道实基线测向系统仿真:按照3.3节计算出的最优基线进行测向试验,在各级基线理论相位值基础上叠加均方根为18ʎ的高斯白噪声,在-50ʎ~50ʎ范围内进行解模糊计算,每个方位角进行10000次蒙特卡罗试验,统计解模糊的正确概率,结果如图6(a)所示㊂可见设计的基线满足测向要求㊂2)五通道虚拟基线测向系统仿真:按照3.4节计算出的最优基线进行测向试验,在各级基线理论相位值基础上叠加均方根为13ʎ的高斯白噪声,在-50ʎ~50ʎ范围内进行解模糊计算,每个方位角进行10000次蒙特卡罗试验,统计解模糊的正确概率,结果如图6(b)所示㊂可见设计的基线满足测向要求㊂(a)五通道实基线测向系统情况(b)五通道虚拟基线测向系统图6㊀不同角度的解模糊正确概率5㊀结束语㊀㊀针对干涉仪测向中的基线配置问题,本文提出了一种数值寻优设计方法,使得系统预期能够(下转第43页)9电子信息对抗技术㊃第36卷2021年1月第1期陈㊀嘟,刘㊀刚,何治军单站定位的若干关键技术将载机平台进行50ʎ的角度转动,干涉仪测向角度和载机姿态航向角同时发生相同趋势的变化㊂根据上述时间相关同步校正方法,对上图的数据进行分析,可得,两者之间在时序上相差31ms㊂即定位系统和姿态测量系统之间的系统时间相差了31ms㊂将此误差进行补偿修正,可以相应提高整个系统的时间同步性能㊂仿真场景如下:目标距离为100km,载机速度180m /s,相位测量精度均方10ʎ,对存在时间同步误差31ms 和不存在时间同步误差的两种情况进行分析,定位精度对比如图8所示㊂可知,有效补偿单站定位系统的时间同步误差,对定位收敛的稳定性和快速性都有提升㊂图8㊀时间同步误差对定位精度影响的对比5　结束语㊀㊀本文分析和探讨了单站定位中的长基线干涉仪定位技术㊁自适应定位收敛技术㊁时间相关同步补偿和校正技术等几种关键技术,这些技术的持续深入研究将有利于进一步提升单站定位技术性能㊂参考文献:[1]㊀张敏,郭福成,周一宇.基于单个长基线干涉仪的运动单站直接定位[J].航空学报,2013,34(2):378-386.[2]㊀夏雄,王俊凌,陈嘟,等.AOA /LBI 快速定位方法研究[J].电子信息对抗技术,2010,25(2):45-48.[3]㊀周航,冯新喜,陈茂.基于自适应因子化H ɕ滤波的单站无源跟踪[J].光电工程,2012,39(9):72-80.[4]㊀张卓然,叶广强,赵晓林.基于改进当前统计模型的自适应无源跟踪算法[J].计算机工程与应用,2017,53(3):124-130.[5]㊀杨健.基于TOA 的无线传感器网络时间同步与定位联合算法[J].南京邮电大学学报(自然科学版),2016,36(4):77-82.[6]㊀陈嘟,刘刚,夏雄.基于角度变化率的对运动目标定位技术[J].电子信息对抗技术,2020,35(2):9-11,56.[7]㊀顾治华,朱雪芬,吴晓平,等.一种传感网时间同步和定位的联合线性估计方法[J].传感技术学报,2016,29(3):397-402.(上接第9页)满足解模糊要求,同时对系统相位误差的容忍度又最大㊂文中虽然只给出了两种典型的设计实例,但该算法的核心思想很容易推广到其他设计实例,如通道数不同的线阵干涉仪设计㊁或者圆阵干涉仪设计等其他情况㊂参考文献:[1]㊀贾朝文,张学帅,李延飞.高概率宽带相位干涉仪测向解模糊算法[J].电子信息对抗技术,2015,30(4):58-62.[2]㊀鄢勃,贾朝文,安玉元,等.机载非正交二维干涉仪测向研究[J].电子信息对抗技术,2017,32(6):11-15,34.[3]㊀贾朝文,汪志强.一种数字测相位差的方法[J].电子对抗,2003(2):21-23.[4]㊀贾朝文.谱估计用于空间多信号测向研究[J].电子对抗,2004(5):11-14.[5]㊀翟晓宇,王建.一种宽带相控阵多基线干涉仪的设计方法[J].火力与指挥控制,2015,8(8):155-163.[6]㊀李超,韦敏峰,李迪,等.一种改进的干涉仪测向基线设计方法[J].舰船电子对抗,2016,39(10):19-23.[7]㊀MCCORMICK W S,TSUI J B Y,BAKKE V L.ANoise Insensitive Solution to An Ambiguity Problem inSpectral Estimation [J].IEEE Trans on Aerospaceand Electronic Systems,1989,25(5):729-732.34。

测量精度 、 噪声方差 、 比和正确解模糊概率的关 系， 信噪 给出了分析结 果。
【 关键词】 相位于涉仪； 无源定位； 相位解模糊
中图分类号 ：Ｎ ５ ．７ Ｔ ９ ８９ 文献标识码 ： Ａ
Ｒｅ ｏ ｖｎ ｈ ｓ ｓ ｌ ｉ ｇ Ｐ ａ ｅＡｍｂ ｇ ｉ ｔ ｕ ｌ ｓ ｌ ｅ ｉ ｕ ｔ ｗｉ Ｄｏ ｂ ｅ Ｂａ ｅｉ ｓ ｙ ｈ ｎ
种解 相位模 糊方 法 的优劣 。
１ 无源定位双基 线模 型
设定无人机载平台上天线布置 （ 设共有三个单元
图 ｌ 观测平台接 收 目 标辐射 电磁波示意 图
・ 收藕 日期 ：０５０ －９ ２ ０ －８２
修 订 日期 ：０６０ －５ ２０ －５ １
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【 ｂｔ ｃ】 Ｂ ｒ ｉ ｅ ｏｄｏ ｏｃｒｃ ｒ ｏ ｉ ｈｓ ａ ｂ ｕｙ ｈｎ ｏａｎ ｉ ｏ ａ ｌｅ－ｈ ｌｉ ｅ Ａ ｓ ａｔ ｒ ｙ ｅ ｖ ｇ ｈ ｎｉｎ ｆｏｅｔｅ ｌｎ ｐａ ｉ ｉ ｅ ｃｔｇ ｔ ｔ ｓ ｉ ｓ ｔ ｒａｏ ｂ－ ｄ ｉｎ ｔ ｃ ｔ ｒ ｓ ｖ ｇ ｅ ｍ ｇ ｔ ｗ ｌ ｉ ｗ ｈｗ ｂ ｅｎ ｅ ｔｎ ｅ
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第２ ８卷
第 ６期
现 代 雷 达
Ｍｏ ｅｎ Ｒａ ａ ｄ ｒ ｄ ｒLeabharlann ＶＩ． ８ Ｎ ． ）２ ｏ６ １
２０ ０６年 ６月
Ｊｎ ０６ ｕｅ ２０
１ ９
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基于相位差变化率方法的双基线相位解模糊
陈大昊 ， 游志 刚 ， 张剑云 邓鹏 飞 ，
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【 ｅ ｏｄ】 ｐａｅｎ ｒｒ ｅ ｒ： ａｓｅｌ ａｏ ；ｅ ｌｎ ｈｓ ａ ｂ ｉ Ｋ ｙ ｒｓ ｗ ｈｓ ｉｅｅ ｍ ｔｓ ｐｓｖ ｃ ｉ ｒ ｏ ｉ ｐａ ｉ ｔ ｔｆ ｏ ｅ ｉ ｏ ｔｎ ｓｖ ｇ ｅｍ ｇ ｙ ｕ

VLBI测量原理与应用作者：魏海庆来源：《科技资讯》 2011年第10期魏海庆(重庆珠峰业建设工程有限公司重庆 400039)摘要:随着测量技术的不断发展,VLBI技术得到了较为广泛的应用,本文结合其原理,分析探讨了该种测量方法的应用,以及在我国的应用进行了阐述。

关键词:测量 VLBI 原理应用中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)04(a)-0023-02VLBI即甚长基线干涉的测量,就是把几个小望远镜联合起来,达到一架大望远镜的观测效果。

这是因为,虽然射电望远镜能“看到”光学望远镜无法看到的电磁辐射,从而进行远距离和异常天体的观测,但如果要达到足够清晰的分辨率,就得把望远镜的天线做成几百公里甚至地球那么大。

VLBI测量的主要采用原子钟控制的高稳定度的独立本振系统和磁带记录装置;由两个或两个以上的天线分别在同一时刻接收同一射电源的信号,各自记录在磁带上;然后把磁带一起送到处理机中,进行相关运算,求出观测值。

这种干涉测量方法的优点是基线长度原则上不受限制,可长达几千公里,因而极大地提高了分辨率。

其原理图如图1。

甚长基线干涉的测量值包括:干涉条纹的相关幅度;射电源同一时刻辐射的电磁波到达基线两端的时间延迟差(简称时延),延迟差变化率(简称时延率)。

相关幅度提供有关射电源亮度分布的信息,时延和时延率提供有关基线(长度和方向)和射电源位置(赤经和赤纬)的信息。

所得的射电源的亮度分布,分辨率达到万分之几角秒,测量洲际间基线三维向量的精度达到几厘米,测量射电源的位置的精度达到千分之几角秒。

在分辨率和测量精度上,与其他常规测量手段相比,成数量级的提高。

目前,用于甚长基线干涉仪的天线,是各地原有的大、中型天线,平均口径在30米左右,使用的波长大部分在厘米波段。

最长基线的长度可以跨越大洲。

1 VLBI测量的基本原理射电源辐射出的电磁波,通过地球大气到达地面,由基线两端的天线接收。