相位干涉仪测向

相位法测向原理与仿真03071201 张北辰一、理论分析1、相位法测向原理：以单基线干涉仪测向为例，其电波到达相邻天线阵元形成的波程差如上图所示。

图中测向天线阵由两个阵元组成，假设辐射源与阵元相距很远，所以可认为辐射源发射到阵元1和2的信号平行。

假设阵元1和阵元2之间的间距为d，来波方向与阵列法线方向的夹角为。

测向的实质是测量夹角。

阵元1和阵元2接收到的信号传播存在波程差，因而也存在相位差。

设阵元1接收信号为则阵元2的接收信号为其中λ为信号波长从上可以看出，相位差为即为相位差和入射波方向的简单推倒公式。

2、精度与多值性问题：相位差φ值测量不准, 将产生测角误差, 它们之间的关系如下可以看出, 采用读数精度高(dφ小)的相位计, 或减小λ/d值(增大d/λ值), 均可提高测角精度。

也注意到：当θ=0 时, 即目标处在天线法线方向时, 测角误差dθ最小。

当θ增大, d θ也增大, 为保证一定的测角精度, θ的范围有一定的限制。

增大d/λ虽然可提高测角精度, 但在感兴趣的θ范围(测角范围)内, 当d/λ加大到一定程序时, φ值可能超过2π, 此时φ=2πN+ψ, 其中N为整数; ψ＜2π, 而相位计实际读数为ψ值。

由于N值未知, 因而真实的φ值不能确定, 就出现多值性(模糊)问题。

必须解决多值性问题, 即只有判定N值才能确定目标方向。

还有一种有效的途径，便是使两个接收阵元均具有方向性，若使两接收阵元主瓣均对准θ=0方向，该方向接收到的Φ=0所对应的信号幅值比其他Φ=0对应信号幅值大，从而能在多值中找出目标的真正方位，解决多值问题二：仿真采用两个线阵作接收阵元，子阵元之间间距均为d=λ/2,入射角θ=0.0176°，入射信号频率为100Hz，采样频率2000Hz进行仿真，结果如下上图为两个基阵分别接收到的信号波形，可以看出，两个信号始终保持一个相位差，而这个相位差就是我们推算入射角度的重要量。

干涉仪测向原理、方法与应用
干涉仪测向，是一种用于测量振动方向特性的特殊仪器，其原理是通过观察两个或更多具有不同振动方向的振动源之间的振动互相移动的情况，以便确定测量的振动方向的特性。

它是针对特定的测量对象，来测量特定频率的振动方向，可以更准确的说明物体的动态变化情况。

干涉仪的测量方法主要是双源测向（DirectionalMethod），假设有两源的振动，两个振动源的信号应该有差异，比如一个在水平面上振动，另一个在垂直面上振动，双源测向应用两个振动源监测方向特性，以振动信号来检测。

首先把这两个源靠近在一起，然后使用双源测向仪器从两个振动源采集数据，最后计算两个振动源之间的相位差来测量振动方向特性，也可以画出测量振动的方向图。

干涉仪测向可以应用于多个行业，是一种重要的检测测量仪器。

在机械行业，干涉仪测向可以用于检测轴承、齿轮和螺旋轮等零件的转动情况，确定振动方向，进而帮助判断发动机或液压系统等机械系统振动方向特性；在航空航天及防空防御行业，它用于测量发动机振动特性，以确定发动机性能指标的方向变化；在固体冲击行业，干涉仪测向可以用于测量核爆炸、战地炮弹爆炸产生的空气压力波振动方向特性，其结果反映了爆炸着陆的实际效果；在音乐音响领域，双源测向测量扩声器在特定空间中的声音方向特性；还有在电力行业，干涉仪测向用于检测电力变压器线圈变压情况，确定变压器是否存在振动，从而确保电力系统的安全。

干涉仪测向是一种能够测量振动方向特性的特殊仪器，可以根据双源测向方法来进行测量，它的原理主要是通过观察两个振动源之间的振动情况来判断振动方向特性，有着广泛的应用范围，对各行各业多个行业有重要意义与价值。

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。

干涉仪测向精度定义
干涉仪测向精度是指干涉仪在测量目标方向时所能达到的精确程度。

干涉仪是一种利用光的干涉现象进行测量的仪器，其原理是通过将光束分成两束，经过不同路径后再次合成，利用干涉现象来测量目标的方向。

在干涉仪中，测向精度是一个重要的指标，它直接影响到测量结果的准确性和可靠性。

测向精度的定义可以从以下几个方面来考虑：1. 分辨率：分辨率是指干涉仪能够区分两个相邻目标之间最小角度差。

较高的分辨率意味着干涉仪可以更准确地区分目标之间的微小差异。

因此，分辨率越高，测向精度越高。

2. 系统误差：系统误差是由于干涉仪本身结构、光路设计等因素引起的误差。

这些误差可能导致实际测量结果与真实值之间存在偏差。

为了提高测向精度，需要对系统误差进行校正和补偿。

3. 环境影响：干涉仪的测向精度还受到环境因素的影响，如温度、湿度、振动等。

这些因素可能导致光路的变化，从而影响测量结果的准确性。

因此，在实际应用中，需要对环境因素进行监测和控制，以提高测向精度。

4. 数据处理：干涉仪所得到的干涉图像需要进行数据处理和分析，以提取目标方向信息。

数据处理的算法和方法也会对测向精度产生影响。

因此，选择合适的数据处理方法和算法对于提高测向精度至关重要。

综上所述，干涉仪测向精度是指干涉仪在测量目标方向时所能达到的准确程度。

它受到分辨率、系统误差、环境影响和数据处理等多个因素的综合影响。

为了提高测向精度，需要在设计、校正、环境控制和数据处理等方面进行综合考虑和优化。

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。

Ξ提高相位干涉仪测向精度与改善测角范围的探讨赵勇慧(西安电子工程研究所　西安　710100) 【摘要】　简单介绍单基线相位干涉仪测向的基本原理,针对其测向范围与测向精度的矛盾,利用多基线相位干涉仪即可解决这一矛盾,既能增大测向范围,又可以达到高的测向精度,关键在于如何解相位模糊问题,文章给出一种解模糊的方法。

关键词:相位干涉仪　相位模糊　精度D iscussion on I ncrea se of D irection Accuracy and AngleRange of Pha se I n terferom eterZhao Yonghu i(X i’an E lectron ic E ng ineering R esea rch Institu te,X i’an710100)Abstract:T h is paper starts w ith the basic p rinci p le of single2line phase in terferom eter and then p ropo ses a so lu ti on by m u lti2line p hase in terferom eter to so lve the con tradicti on betw een directi on range and directi on accu racy.T h is m ethod no t on ly increases the directi on range bu t also p rovides h igh directi on accu racy.T he key p rob lem is how to deal w ith the p hase am b igu ity.T h is paper gives a m ethod to so lve the am b igu ity.Keywords:phase in terferom eter　phase am b igu ity　accu racy1　引言相位法测向是根据测向天线对不同到达方向电磁波的相位响应来测量辐射源方向的。