基于DBF的相位干涉仪解模糊原理与实现

噪扰条件下数字式多基线相位干涉仪解模糊问题发布时间：2023-03-01T07:08:50.072Z 来源：《科技新时代》2022年第19期作者：张琛[导读] 针对多基线相位差干涉测量中的"解模糊"问题，提出了一种解决方案。

该方案利用多个基线相张琛单位：中国人民解放军第五三一一工厂省市：江苏省南京市邮编：211100摘要：针对多基线相位差干涉测量中的"解模糊"问题，提出了一种解决方案。

该方案利用多个基线相位干涉仪对同一目标不同时刻的相位信息进行联合处理，根据测量数据中的最大值和最小值得到两个模糊函数，并利用二次曲面拟合的方法将这些函数进行拟合。

该方法解决了多基线相位差干涉测量中噪声干扰和高分辨率数据处理带来的难题。

理论分析证明了该方法可以很好地应用于多基线相位差干涉测量中。

关键词：无源定位；多基线相位干涉仪；参差；角度模糊1.引言近年来，随着国家在精密测量领域的重视和发展，相位差干涉测量技术得到了广泛的应用。

在高精度定位领域，人们对多基线相位差干涉测量有更高的要求。

目前，在国内主要使用数字式多基线相位干涉仪（DPSS）进行精密定位研究。

然而，对于 DPSS来说，噪声是一个棘手问题。

随着噪声源数目的增多且分布范围广，数据分辨率也相应降低，这就要求 DPSS在解噪方面做更多的工作。

近年来出现了一些利用多个仪器对同一目标进行相位差干涉测量的方法。

这些方法都存在一个共同的缺点就是当测量数据中含有大量噪声时会产生严重的数据模糊现象，影响后续相位差干涉解算结果。

在现代军事侦察系统中，相参测量是获取目标参数的重要手段。

相参测量精度的高低直接影响着对目标信息的获取。

相参测量一般是通过使用相位干涉仪对多基线相位进行联合观测，获取目标参数，并结合模糊函数解模糊，以实现对目标的精确识别与精确跟踪，提高雷达系统对目标跟踪和定位精度。

在多基线干涉测量中，由于存在多条基线的组合和多个基线的约束，使得解模糊区成为一个非常复杂且难以求解的问题。

基于边缘检测的干涉SAR解相位模糊方法
范录宏;付毓生;张晓玲;侯印鸣
【期刊名称】《系统工程与电子技术》
【年(卷),期】2003(025)008
【摘要】相位解模糊是干涉合成孔径雷达三维成像的关键技术.基于边缘检测算法确定干涉图中干涉纹的位置来实现干涉相位的解模糊.为了提高干涉纹的检测精度,将纹线检测和纹线跟踪相结合,并采用了中值滤波和相对平均灰度梯度法进一步减小噪声.该方法具有无积累误差且稳定性好的优点.利用三峡地区的L波段SIR-C并行轨道数据,运用上述方法实现了相位解模糊,获得了比较满意的相位展开图.
【总页数】3页(P931-933)
【作者】范录宏;付毓生;张晓玲;侯印鸣
【作者单位】电子科技大学电子工程学院,四川,成都,610054;电子科技大学电子工程学院,四川,成都,610054;电子科技大学电子工程学院,四川,成都,610054;电子科技大学电子工程学院,四川,成都,610054
【正文语种】中文
【中图分类】TN958
【相关文献】
1.一种基于增采样的干涉SAR相位解缠方法 [J], 徐华平;高帅;尤亚楠
2.一种新的干涉SAR解相位模糊方法 [J], 赵志钦;王建国
3.基于DEM的低相干区SAR干涉图卡尔曼滤波相位解缠算法 [J], 郝华东;刘国林;
陈贤雷;曹振坦
4.一种基于增采样的干涉SAR相位解缠方法 [J], 徐华平;高帅;尤亚楠
5.一种基于增采样的干涉SAR相位解缠方法 [J], 徐华平; 高帅; 尤亚楠
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用一维集算法解相位干涉仪测角模糊作者：王鹏飞来源：《电子技术与软件工程》2017年第04期摘要针对相位干涉仪测角模糊问题，传统的长短基线解模糊方法存在着局限性。

本文用一维集算法解角度模糊，结合典型工作条件开展仿真计算。

结果表明，可有效解出测角模糊，并对基线长度没有特殊要求，算法简单，对于工程应用具有较高的价值。

【关键词】一维集算法相位干涉仪角度模糊解模糊相位干涉仪在宽带超宽带的系统应用中具有测向精度高的优点，在侦察和被动雷达领域得到了广泛应用。

干涉仪的原理是利用天线所接收的回波信号之间的相位差来进行测角，相位差的准确与否直接关系着测角的精度。

但由于鉴相器只能测量2π范围内的相位值，在相位干涉仪测向系统的工程实现中经常会遇到相位模糊问题，即鉴相器输出的相位差往往与实际的天线之间的相位相差2π的整数倍，所以仅从鉴相器获得的相位差是一个存在模糊的不准确信息，这样就导致了测角模糊。

因此，解模糊技术就成为了相位干涉仪测向系统工程应用中所需解决的关键问题。

传统干涉仪解模糊的方法是合理配置长短基线，利用长基线干涉仪保证测角精度，短基线干涉仪扩大单值测角视场。

为了进行解模糊，要求两个基线长度要满足互质关系，如果当相位误差较大且模糊值较多时，无法正确解模糊。

另外，随着信号频率的提高，要求的最短基线长度也越短。

受到天线尺寸和测角精度的限制，传统的方法已无法满足信号测角解模糊的需要。

本文将雷达系统解距离模糊的一维集算法引入干涉仪测角系统，提出了一种解角度模糊的新算法，并通过仿真验证了所提出算法的有效性。

1 一维集算法原理一维集算法的实质是用穷举法解同余方程组，计算时不需要对最大无模糊角度区间和模糊角度测量值进行量化，最早应用于解距离模糊，经过改进后可以解角度模糊。

一般地，假设雷达的频率是f，光速用c表示，所选择的基线1长度为d1，基线2长度为d2，P1为基线1对应的最大无模糊角度，P2为基线2对应的最大无模糊角度，M1为基线1对应的模糊角度测量值，M2为基线2对应的模糊角度测量值，T1j为基线1所有可能的角度测量值，T2j为基线2所有可能的角度测量值，MAX为目标雷达最大可能的方向角，MIN为目标雷达最小可能的方向角。

一种改进的多基线相位干涉仪解模糊算法居易;张学成;邵文建【摘要】针对多基线相位干涉仪的相位模糊问题,提出了一种基于参差基线解模糊算法原理的改进解模糊算法.该算法具有计算量小、适合实时计算以及正确概率高的优点,并通过算法复杂度计算以及正确概率仿真验证了上述结论.【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2018(041)004【总页数】4页(P62-65)【关键词】多基线;相位干涉仪;参差基线;解模糊【作者】居易;张学成;邵文建【作者单位】中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏扬州225101;中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏扬州225101;中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏扬州225101【正文语种】中文【中图分类】TN9710 引言无源定位技术是电子战侦察系统中的关键技术,而对辐射源的精确测向是实现准确定位的前提条件,因此精确测向对电子战侦察系统具有非常重要的意义。

在现有的测向体制中,干涉仪测向具有精度高、结构简单、观测频带宽的优点[1-3]。

受阵元本身物理尺寸的限制,在最小半波长的空间内无法安装2个阵元,只能采用阵元间距大于半波长的几何配置,并且多基线相位干涉仪测量相位存在周期性,因此会带来相位干涉仪的相位差模糊问题[4]。

如果在解相位模糊时得到错误的模糊数,会导致测向误差超差,因此解模糊是多基线相位干涉仪测向的关键问题。

本文基于参差基线解模糊算法原理[5],利用最长基线鉴相精度,提出了一种解模糊的改进算法。

与传统的解模糊算法相比,其具有计算量较小、适合实时计算以及正确概率较高的优点,适合工程应用。

1 多基线干涉仪测向原理设N元天线组成的一维相位干涉仪阵列[6]如图1所示,相邻阵元间的基线长度分别为D 1,D 2,…,D n,雷达信号的波长为λ,则基线D n的相位差Φn为:当D n＞λ/2时,会出现相位模糊,理论测量相位差ϕn为:式中:k n为基线D n的模糊数。

通过相位差Φn,就可以得到信号的入射角θ。

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。

一种干涉仪测向解模糊的方法干涉仪是一种重要的测量仪器，可以用于测量物体的大小、形状、位置和运动等多个参数。

然而，由于测量时可能存在多径效应、多普勒效应等误差，会导致信号解模糊，使得精度降低。

因此，对于如何解决干涉仪测向解模糊问题，一直是研究热点。

目前，常见的干涉仪测向解模糊方法有信号处理方法和系统设计方法。

其中，信号处理方法主要包括脉冲压缩技术、多普勒频率偏移技术和FFT 滤波技术等；系统设计方法则包括基于相控阵技术的干涉仪设计和改进干涉仪物理结构的方法。

一、信号处理方法1、脉冲压缩技术脉冲压缩技术是一种有效的解决干涉仪信号解模糊的方法。

该技术是通过设计一组矩形窗口函数，将信号在时域中进行压缩，使其在频域中得到展宽，从而提高信号的信噪比和分辨率。

具体实现步骤为：首先，干涉仪测量到的信号是一组宽度较大的正弦波，通过设定一组窗口函数来进行脉冲压缩，将信号在时域上进行压缩，然后在频域上实现展宽，使得信号的时间宽度和频率带宽成反比例关系。

这样，就可以在保持较好的时间分辨能力的同时，提高测量精度。

2、多普勒频率偏移技术在干涉仪测量过程中，对于高速运动的物体，存在多普勒频率偏移现象，这会导致解模糊问题。

因此，在测量高速运动物体时，需要采用多普勒频率偏移技术来消除多径效应，从而提高信号分辨率。

具体实现步骤为：在信号处理过程中，可以通过改变激光束发射和接收的频率，来产生多普勒频率偏移，从而消除多径效应。

这样，就可以提高信号的可靠性和精度。

3、FFT 滤波技术FFT 滤波技术是一种常见的信号处理技术，在干涉仪中同样可以用于信号去噪和解模糊。

该技术基于傅里叶变换原理，将时域信号转化为频域信号，并利用滤波器来滤除噪声和多径效应，从而实现信号解模糊。

具体实现步骤为：首先，通过傅里叶变换将信号从时域转换到频域，然后利用滤波器滤除噪声和多径效应。

最后，通过逆傅里叶变换将频域信号恢复成时域信号，以完成对信号的解模糊处理。

二、系统设计方法1、基于相控阵技术的干涉仪设计基于相控阵技术的干涉仪设计是一种新型干涉仪测向解模糊的方法。

干涉仪测向解模糊方法
做干涉仪的测向解模糊，对测量学家来说是一项重要任务，可以为后续进行特定轨迹设计带来重要的数据支撑。

它涉及到相位计算、数字计算等操作，并且成果的数值比较大，要求行之有效的方式，使测量过程尽可能地快速准确。

因此，关于如何有效地解决干涉仪测向解模糊问题，已经引起了测量学家的极大关注。

1、三点法：即三部分方位角分别求取，相加即可得到总方位角。

三点法虽然在测量中非常常用，但仍有解模糊的问题。

2、最小二乘法：利用坐标系与其他应用求解函数的系数，改用于解干涉仪测向解模糊问题，被称为最小二乘法。

这种方法，更加准确，但计算时间较长，占用较多计算机处理能力。

3、模糊反解法：该法采用模糊计算，配合一些特定算法，可以在特定条件下反向解决问题，可以较快求得解模糊坐标φ。

二、改进法
1、模糊随机搜索法：即利用模糊计算的基本原理，将随机搜索和模糊计算结合起来，以搜索性质的方式，寻找可行的解决方案，进而求出φ的合理值。

2、理综合优化模糊解模糊法：即利用优化模糊算法，根据单位误差约束或最大化准则求取最优解，从而获取干涉仪测向解模糊坐标φ。

3、模糊神经网络法：采用模糊理论、搜索算法以及神经网络相结合，以实现参数优化，求取较为精确的解模糊坐标φ。

总之，干涉仪测向解模糊是一个重要的任务，得到解决需要考虑现有的多种方法。

上述三类解决方法都有其不同的优势。

在实际的测量中，以上的方法可以各自尝试，取最适合的一种，并进行更进一步的研究和应用。

基于时差解相位干涉仪模糊的测向方法研究亓亮;束坤;李迪【摘要】基线长度越长, 测向精度越高, 当基线长度大于信号半波长时, 会存在相位模糊, 传统的解模糊方法常常需要用到多组基线.在分析了时差测向系统和干涉仪测向系统的基础上, 提出了基于时差解相位干涉仪模糊实现测向的方法, 并分析了正确解干涉仪模糊所需的时差测量精度以及时间差精度不足以正确解相位模糊时对方位测量精度的影响, 认为在基线长度较长时, 如果错误模糊数和正确模糊数差距不大, 方位测量精度能够满足工程需求, 结合高精度到达时间测量技术, 可以得到满足工程需要的方位测量精度.该方法只需一条基线两个天线就能实现一维测向, 所需设备量少, 能够降低设备体积、重量、功耗等要求.%The longer the length of the baseline is, the higher the accuracy of the direction finding (DF) is.When the baseline length is longer than the half-wavelenght of the signal, the phase ambiguity will occur.Multi-baseline is used in the traditional method of unwrapping phase ambiguity.This paper analyzes time difference direction finding system and interferometer direction finding system, proposes a method unwrapping phase ambiguity based on time difference, and analyzes the time difference accuracy needed to unwrap phase ambiguity correctly and the influence of time difference accuracy on direction finding accuracy when the time difference accuracy is not enough for solving phase ambiguity correctly, and the conclusion is that:if the difference between the wrong ambiguity and correct ambiguity is little, the accuracy of direction finding can meet the engineering requirement when the baseline length is long bined with the highaccuracytime of arrival measurement technology, the DF accuracy can meet the engineering requirements.In this method, one baseline with two antennas realizes one-dimensional direction finding, the count of devices is few, and the requirement of the volume, weight and power dissipation is reduced.【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2018(041)006【总页数】6页(P30-34,53)【关键词】时差测向;干涉仪测向;基线长度;解相位模糊【作者】亓亮;束坤;李迪【作者单位】中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏扬州 225101;中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏扬州 225101;中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏扬州 225101【正文语种】中文【中图分类】TN9710 引言相比于传统的比幅测向系统的精度差、体积大等缺点，相位干涉仪测向系统具有精度高、体积小等优点，在多种平台下得到广泛使用。

基于DBF技术的相位干涉仪及性能研究
王克让;王笃祥;陈卓;李娟慧
【期刊名称】《航天电子对抗》
【年(卷),期】2015(031)003
【摘要】针对相位干涉仪无法同时分辨多目标且易受到干扰导致测向失败的问题,提出数字波束形成(DBF)与相位干涉相结合的DBF相位干涉仪.DBF相位干涉仪采用数字阵列作为干涉仪子阵,给出了系统模型,证明了接收的信号经过DBF处理后不会破坏子阵间信号的相位差.给出了针对DBF相位干涉仪的两种解模糊方法:波束形成法和空间谱估计法,理论分析表明了DBF相位干涉仪具有高自由度和多目标分辨能力,克服了常规干涉仪抗干扰能力较弱的问题,提高了信噪比,且仅采用较少的基线即可达到较高的测角精度.仿真结果表明了上述理论分析的正确性.
【总页数】4页(P6-9)
【作者】王克让;王笃祥;陈卓;李娟慧
【作者单位】中国航天科工集团8511研究所,江苏南京210007;中国航天科工集团8511研究所,江苏南京210007;中国航天科工集团8511研究所,江苏南京210007;中国航天科工集团8511研究所,江苏南京210007
【正文语种】中文
【中图分类】TN971
【相关文献】
1.基于DBF的相位干涉仪解模糊原理与实现 [J], 张杰;李凯
2.基于相位干涉仪阵列二次相位差的波达角估计算法研究 [J], 龚享铱;皇甫堪;袁俊泉
3.基于相位干涉仪测向系统的相位误差分析 [J], 吴宝东;陈舒
4.一种基于相位干涉仪的单站无源定位技术研究 [J], 罗正华;廖钧华;蒋霓;刘洋
5.基于均匀圆阵相位干涉仪的正确解相位模糊概率值方法 [J], 尤明懿;史斌华;黄凯;叶云霞
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