二维干涉仪测向算法研究

干涉仪测向原理
肖秀丽
【期刊名称】《中国无线电》
【年(卷),期】2006(000)005
【摘要】干涉仪测向的实质,是利用无线电波在测向基线上形成的相位差来确定来波方向.一般情况下,测向机只需得到来波的方位角就够了.特殊情况下,要求测向机具有对来波的方位角和仰角同时进行测向的能力,如对空中目标、对短波天波信号测向.
【总页数】7页(P43-49)
【作者】肖秀丽
【作者单位】国家无线电监测中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.干涉仪与MUSIC算法的测向原理及精度对比 [J], 刘剑;宋爱民;任清华
2.相位干涉仪对噪声源测向的原理研究 [J], 黄波;张志虎
3.二维相位干涉仪原理及其在短波战术测向机中的应用 [J], 吴红光
4.干涉仪测向原理及影响试验要素研究 [J], 柯凯;修继信
5.相关干涉仪测向原理及实现 [J], 赵倩
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

现代电子技术Modern Electronics Technique2023年9月1日第46卷第17期Sep. 2023Vol. 46 No. 170 引 言相位干涉仪系统以宽带宽、高精度、低复杂度等优点，被广泛应用于无源电子侦察、电磁频谱监测、生命救援等多个领域，接收天线由多个阵元按照一定的空间关系排布，根据阵列形式分为一维阵列、二维阵列、圆阵等，利用阵列内不同天线之间的相位关系解算电磁波的来波方向[1⁃5]。

一维相位干涉仪测向系统应用最为广泛，一般增大天线间距来提升测向精度，但是天线间距超过电磁波波长一半，通道间的相位差测量值出现2π周期的翻转，导致测向解算的模糊，通常采用多基线设计思路解决测向精度和解算模糊的矛盾[6]，短基线用于解测向的模糊，长基线用于获得更高的测向精度。

在多基线相位干涉仪工程应用中，天线罩、天线单元一致性、天线间互耦、通道噪声、检测量化误差等环节引入相位误差[7⁃8]，通过校正可以解决单频点的固定相位基于相位误差估计的干涉仪测向算法段陆洋1， 曹 磊1， 李 娜2， 陈安军1， 都元松3（1.电子信息控制重点实验室， 四川 成都 610036； 2.空军航空大学， 吉林 长春 130022；3.中国人民解放军93107部队， 辽宁 沈阳 110000）摘 要： 针对多基线相位干涉仪系统在工程应用中因测量误差导致的解模糊错误，进而出现测向跳区问题，提出一种基于相位误差估计的干涉仪测向算法。

算法在相位差测量值的基础上估计不同通道的相位误差范围，确定不同基线解理论相位差区间，进一步反推理论入射角的区间，根据不同基线的理论入射角区间的交集解算模糊，算法充分考虑不同通道误差差异，提升了干涉仪系统的鲁棒性。

仿真结果表明：在测量误差未超过系统误差估计范围时，可以达到100%解模糊正确率；在单通道失效，即测量误差超过系统误差估计范围时，测向有效率和解模糊正确率高于传统算法。

关键词： 相位干涉仪； 解模糊； 测向算法； 多基线； 相位误差； 天线阵列； 通道失效； 系统鲁棒性中图分类号： TN98⁃34； TH744.3 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X （2023）17⁃0151⁃04Direction finding algorithm based on phase error estimation formulti⁃baseline phase interferometer systemDUAN Luyang 1, CAO Lei 1, LI Na 2, CHEN Anjun 1, DU Yuansong 3(1. Science and Technology on Electronic Information Control Laboratory, Chengdu 610036, China;2. Aviation University of Air Force, Changchun 130022, China;3. Unit 93107 of PLA, Shenyang 110000, China)Abstract ： In view of the solving ambiguity caused by measurement error in engineering application of multi⁃baseline phase interferometer system, and then the jump zone in the direction finding appears, an interferometer direction finding algorithm based on phase error estimation is proposed. On the basis of the phase difference measurements, the phase error scopes of different channels are evaluated, the range of theoretical phase difference for different baseline solutions is determined, then the range of theoretical incidence azimuth is deduced, the ambiguity of the multi⁃baseline interferometer is solved by the intersectionof the theoretical azimuth intervals of different baselines. The algorithm fully considers the error differences of different channels. Using this algorithm, the robustness of the interferometer system is improved. It is verified by simulation that 100% correct rate of ambiguity resolution can be achieved when the measurement error is within the range of system error evaluation; when it failsin the single channel, that is, the measurement error exceeds the range of system error estimation, the direction finding efficiency and ambiguity resolution accuracy are higher than those of the traditional algorithms.Keywords ： phase interferometer; solving ambiguity; directing finding algorithm; multi⁃baseline; phase error; antenna array;channel defection; system robustnessDOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2023.17.029引用格式：段陆洋，曹磊，李娜，等.基于相位误差估计的干涉仪测向算法[J].现代电子技术，2023，46（17）：151⁃154.收稿日期：2023⁃03⁃30 修回日期：2023⁃04⁃21151现代电子技术2023年第46卷偏差，但无法消除不同入射角的误差。

ｖ ｎ ｉ ｎ ｌｉ ｔｒｅ ｏ ｔｒ ｔ ｉ ｔ ｏ ｈ ｕ ｄ ｎ ｔｓ ｌ ｅｆ ｒｔ ｅ ｓｇ ａ ｈ ｓ ． Ａｎ ｈ ｓａ ｇ ｒ ｈ ｅ ｔ ａ ｎ ｅ ｆ ｒ ｍｅｅ ， ｈ ｓｍｅ ｈ ｄ ｓ ｏ ｌ ｏ ｏ ｖ ｉ ｌ ａ ｅ ｏ ｏ ｈ ｎ ｐ ｄ ｔ ｉ ｌ ｏ ｉ ｍ， ｗｈ ｃ ｒ ｇ ｅｔ ｇ ｔ ｅｍｉ ｉ ｍ ｔ ｉｈ ｂ ｎ ｓｇ ｔ ｎ ｈ ｎ ｍｕ ｉ ｉ
ｍｉ ｉ ｍ ｉｔｎ ｅｍｅ ｈ ｄ ｗｈ ｃ ｓ ｅ ｙ ｓ ｉ ｂ ｅｆ ｒＦ ＧＡ ｎ ｍｕ ｄ ｓ ｃ ｔ ｏ ， ａ ｉｈ ｉ ｖ ｒ ｕ ｔ ｌ ｏ Ｐ ａ ｉ ｌｍ ｅ ｔｔ ｎ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ Ｍ ｉ ｍｕ ｄ ｓａ ｃ ｉ ｅ ｅ ｔ ｒ ｍ ｏ — ｍｐ ｅ ｎ ａｉ ， ｓｉ ｒ ｕ ｅ ． ｏ ｎ ｏ ｎｉ ｍ ｉｔ ｎ ｅｉ ｄ ｆ ｒ ｎ ｏ ｃ ｎ ｓ ｆ
关 键 词 ： 关 干 涉仪 ； 测 向 ； 现 场 可 编 程 门阵 列 ； 相 关 系数 ； 最 小 间距 相
中图法分 类号 ： Ｎ １ Ｔ ９４
文 献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ：０ ０７２ （００ ２。３ ５０ １０ ．０ ４ ２ １） ０４ ６ ．３
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｎ ａｇ ｒｔｍ ｕｉａ ｌ ｏ ｍｐｌｍ ｅ ｔｔｏ ｆｃ ｒｅａｉ ｎ ｉｔｒｅ ｏ ｅｅ ｓ ａ ｃ ｉ ｇ ｏ ｌｏ ｉｈ ｓ ｔ ｂ ｅｆ ｒｉ ｅ ｎ ａｉ ｎｏ ｏ ｒ ｌｔｏ ｅ ｆ ｒ ｍ ｔｒ ｎ
（ 息 工程 大 学 信 息 工程 学 院， 河南 郑 州 ４ ０ ０ ） 信 ５ ０ ２
摘 要 ： 关干 涉仪 测向 算法 的应 用 广泛 ， 用 Ｆ Ｇ 相 使 Ｐ Ａ能 够解决 其应用 ＤＳ Ｐ很难 实现 宽 带信 号 的实 时测向 问题 。 绍一种 适 介

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。