单通道相关干涉仪测向系统的快速实现

干涉仪测向技术研究I. 绪论A. 研究背景B. 研究意义C. 研究现状D. 研究内容和目的II. 干涉仪的基本原理A. 干涉仪的结构与原理B. 干涉条纹的形成C. 干涉仪测向的基本过程III. 干涉仪测向技术的研究现状A. 干涉仪测向算法B. 干涉仪测向误差及其补偿C. 干涉仪测向精度和可靠性评价IV. 干涉仪测向技术的应用与展望A. 干涉仪测向技术在机械加工中的应用B. 干涉仪测向技术在光学制造中的应用C. 干涉仪测向技术的发展趋势和展望V. 结论与展望A. 定量总结研究结果B. 阐述研究意义C. 展望未来的研究方向和挑战第一章节：绪论A. 研究背景干涉仪是一种精密仪器，主要利用光的干涉原理来测量物体的形状、光学质量等参数。

干涉仪测向技术在现代制造业中广泛应用，例如机械加工、光学制造等领域，已成为重要的检测手段之一。

因此，对干涉仪测向技术的研究具有重要的理论和实践意义。

B. 研究意义干涉仪测向技术具有高精度、高灵敏度、非接触式测量等特点，对于提高工件质量、提高加工精度、降低人工干预等都发挥着重要作用。

此外，干涉仪测向技术具有在线和快速测量的优势，在制造过程中及时发现问题，提高生产效率和降低生产成本。

因此，对于干涉仪测向技术的研究和应用，可以提高制造业的技术水平和竞争力，推动制造业的可持续发展。

C. 研究现状干涉仪测向技术的研究一直以来都是制造业中的热点问题。

目前，国内外已开展了大量的研究工作，并涌现出了许多重要的成果。

例如，基于干涉仪测向技术的六自由度测量系统、高精度等离子切割机床干涉测程装置、基于Michelson干涉仪的加工误差在线检测方法等等。

这些研究成果表明，干涉仪测向技术在制造业中具有广阔的应用前景和重要的研究价值。

D. 研究内容和目的本论文将围绕干涉仪测向技术展开研究，主要包括三个方面的内容。

第一，分析干涉仪测向技术的基本原理和特点，了解干涉条纹的形成过程、干涉仪的结构和测量原理等。

双通道相关干涉测向接收处理技术研究【摘要】相关干涉测向是通过测量不同天线单元在不同的波前位置所接收的信号之间的相位差，再将测得的相位差与已知的某角度入射波的相位差（即样本）进行比较。

经过相关运算和插值处理，从相关性最大的数据测定无线电波来波方向。

相关干涉测向体系是目前应用最多的一种无线电测向体制，由于其优异的性能，在军事和无线电管理上得到广泛的应用。

相关干涉测向系统由测向天线和接收处理单元组成，其中接收处理单元由双通道接收机和测向处理器组成，负责对测向天线阵不同基线两端射频信号进行接收，分析相位差并进行相关计算。

【关键词】双通道干涉测向无线一、双通道接收机测向接收机的作用是把从测向天线中收到的射频信号转换成中频信号，供测向处理器分析。

以前大多数接收机都是全部使用模拟电路，但目前最先进的接收机已把数字技术和数字信号处理器引入到接收机中。

ITU对用作VUHF频段无线电监测的模拟或数字接收机的关键性能指标有以下典型推荐值：数字接收机比模拟接收机在频率转换、滤波、增益控制和解调上有更优越的性能和灵活性。

数字接收机将模拟中频信号数字化，并经过数字信号处理器实现滤波、微调谐和解调。

数字化中频输出可用作进一步的处理，如调制度、带宽和信噪比等指标的测量。

干涉仪测向机只需从接收机的模拟中频输出中提取相位。

在接收机的射频特性方面，接收灵敏度越高越好，但是高灵敏度的射频放大器往往会导致较差的线性度，产生接收互调，使接收机产生大量的假信号，影响正常接收。

因此，接收机除了有高的灵敏度外，高的二、三阶互调截获点和低的噪声系数也至关重要。

除了要有合适的性能指标外，测向接收机的两个通道都必须是同型和同本振，以确保两通道的相幅一致。

测向系统通常安装在地势最高的山顶，以达到最大的覆盖范围。

但往往广播电台也出于此目的将发射台放在同一山顶，这种情况经常碰到。

为了避免由于附近强信号造成的阻塞，在这种情况下可在射频前端插入广播频段的20dB带阻滤波器。

相位干涉仪测向原理(一)相位干涉仪测向相位干涉仪测向是一种常用的测向方法，在无线电通信和雷达测量中广泛应用。

本文将从浅入深地解释相关原理。

什么是相位干涉仪相位干涉仪是一种精密测量光程差的仪器。

它利用干涉现象测量两束光线的相对相位差，从而测量出介质的折射率、厚度等参数。

相位干涉仪的核心原理相位干涉仪的核心原理是利用光波的相干性和光程差引起的光波干涉现象。

当两束相干的光线在一定角度下相遇，其光程差引起干涉，产生互相加强或抵消的现象。

通过测量干涉现象，可以间接测量光程差。

相位干涉仪测向的原理相位干涉仪测向是利用干涉现象，测量来自不同方向的电磁波在空间中传播的相对相位差。

一般采用两个相位干涉仪，同时测量两个天线接收的信号幅度的变化，从而分析信号来源的方向。

相位干涉仪测向的应用在无线电通信中，相位干涉仪可用于测定信号源的方向和距离。

在雷达测量中，相位干涉仪可用于精确定位和跟踪目标。

结论相位干涉仪测向是一种利用干涉现象测量不同方向电磁波相对相位差的精密测向方法。

它在无线电通信和雷达测量中有着广泛的应用，对提高通信和雷达的定位精度有着重要的作用。

相位干涉仪测向的优势相比于其他测向方法，相位干涉仪测向具有以下优势：1.精度高：相位干涉仪在测量光程差和相对相位差的方面具有很高的精度。

因此，在测定信号源的方向和距离时，其精度也会高于其他方法。

2.适用范围广：相位干涉仪测向可以测量不同频段和波段的信号。

3.抗干扰性强：由于相位干涉仪测向依赖于信号的相位差，对于一些干扰信号（如噪声等），由于其相位并不会随时间变化而发生明显的变化，因此不会对测向结果产生显著影响。

相位干涉仪测向的局限性相比于其他测向方法，相位干涉仪测向也存在一些局限性：1.成本高：相位干涉仪是一种精密的光学仪器，制造和维护成本相对较高。

2.对环境条件要求高：相位干涉仪测向需要比较稳定的环境条件，如温度、压强、湿度等要求较高，否则可能会对测向结果产生影响。

相位干涉仪测向07083115 07083119一、 题目要求使用Simulink 模拟构建一个相位测向系统, 构造两个有时延的到来信号，对其进行捕获，分别在时域和频域上对接收的信号进行方向估计，并评估侧向效果。

二、 实验方案及公式推导 A. 公式推导图 1信号为0()cos(2)s t E f t π=,则如图 1所示天线长为d,信号方向与参考方向夹角为θ 设2点的接收信号为20()()cos(2)r t s t E f t π== (1) 则1点的接收信号为102sin ()()cos(2)d r t s t E f t πθτπλ=-=- (2)其中0cf λ=为信号波长 ①时域测向将12(),()r t r t 改写为复数形式得 022()j f t r t Ee π= (3) 021()j f t r t Ee πϕ-= (4) 其中2sin d πθϕλ=-对(3)式取共轭得, 02*2()j f t r t Ee π-= (5) (4)式与(5)式相乘得, *212()()j r t r t E e ϕ-= (6)对(6)式求相角,乘以2d λπ-得, sin 2dϕλθπ= (7) 取反正弦,乘以0180π,求出θ②频域测向将(3)、(4)作FFT 得, 20()()R w E f f δ=- (8)10()()j R w E f f e ϕδ-=- (9)由公式 ()arctan()I Q R k R k θ= 求出 2121()()arctan arctan ()()I I Q Q R k R k R k R k ϕ=- (10) 同① ,可求出θB.方案论述一、伯努利二进制码流经BPSK 产生2()r t 二、产生12()()j r t r t e ϕ-= 三、①时域法:*12()()r t r t 取出ϕ②频域法：对12(),()r t r t 作FFT,求出相位差ϕ 四、根据ϕ的值对应求出θ三、Simulink 框图说明及参数设计:依据方案的设计,建立Simulink 仿真模型A.框图模块说明:相乘器相加器二进制数据流 高斯白噪声信道实现快速傅立叶变换实现运算功能求信号实部虚部由实部虚部合成信号Buffer缓存求信号相角作arctan运算B.模型框图:图 2其中Subsystem如图 3图 3Subsystem1如图 4图 4四、仿真数据处理，图表及得出相关结论参数设计:Bernoulli 模块参数图 5 由于2sin d πθϕπλ=<得,2d λ<, 由8803103110c m f λ⨯===⨯,可取1d m = 则 Subsystem1 Gain 的参数2/1.5dpi πλ-=- 同理Gain1，Gain4的参数为 1.5/2pi dλπ-=-图 6 图 7 假设0160θ= 0245θ= 实验结果:图 8 图 9由图得时域测向结果 0159.85θ= 0244.91θ=测向误差00106059.850.25%60ε-== 00204544.910.2%45ε-== 由图得频域测向结果 0159.26θ= 0244.59θ=测向误差00106059.26 1.233%60ε-== 00104544.590.911%45ε-== 五、实验总结通过本次实验我们得出，在接收到的两个信号波的到达相对距离（天线长）小于信号波长一半的情况下，即无相位模糊时，利用相位干涉法可分别通过时域和频率域对到来信号进行方向估计，其结果能够反映实际情况。

一种快速二维相关干涉仪测向算法
杜政东;魏平;尹文禄;张政;杨慎谦
【期刊名称】《电波科学学报》
【年(卷),期】2014(29)6
【摘要】针对宽带信道化测向处理中传统二维相关干涉仪测向算法计算量过大的缺点,提出了一种基于引导基线的快速相关干涉仪算法.在阵列中选定引导基线,由引导基线的相位差信息计算出一组可能的来波角度信息;在测向处理时,仅对引导基线确定的角度进行相关度计算.快速算法将传统相关干涉仪中的二维相关峰搜索减小为仅对一个由模糊角度组成的点集进行搜索,计算量不到传统方法的百分之一,且测向性能与传统方法相当.试验验证了该算法的有效性.
【总页数】7页(P1176-1182)
【作者】杜政东;魏平;尹文禄;张政;杨慎谦
【作者单位】电子科技大学,四川成都610054;西南电子电信技术研究所,四川成都610041;电子科技大学,四川成都610054;西南电子电信技术研究所,四川成都610041;西南电子电信技术研究所,四川成都610041;西南电子电信技术研究所,四川成都610041
【正文语种】中文
【中图分类】TN931.3
【相关文献】
1.一种改进的相关干涉仪测向算法 [J], 郭锋
2.一种相关干涉仪测向算法的快速实现 [J], 蒋梦雄;苟晓鸣;李竞翔;孙中森;;;;
3.一种相关干涉仪与MUSIC算法相结合的改进测向算法 [J], 李彦龙; 杨博盛
4.一种稀疏重构的相关干涉仪测向算法 [J], 傅晓坤; 冯晓东
5.一种低复杂度的相关干涉仪测向算法 [J], 谢纪岭;卢彦卿;宋永刚
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宽带多信号测向技术　Ｅｌ前，以快速傅里叶变换为基础的宽带多信号测向技　术可在多种测向方法的设备中实现，这是数字信号处理技　术在无线电测向技术应用中所取得的硕果。　

宽带多信号测向技术运用快速傅里叶变换可实现同时　测量多个信号的方位。在讨论宽带多信号测向技术之前，　有必要简要地回顾一下快速傅里叶变换。　快速傅里叶变换是实施离散傅里叶变换的一种有效而　高速的算法，它的基本原理是Ｊ．Ｗ．Ｃｏｏｌｅｙ￣ｔｌＪ．Ｗ．Ｔｕｋｅｙ　于１９６５年在贝尔实验室提出的。　快速傅里叶变换是一种面向记录的算法，它的输入是　对被分析的信号取样所得到的数据，总共有Ｎ个时域取样　数据。为了简化快速傅里叶变换的计算，Ｎ被限制为２的　乘幂。快速傅里叶变换的输出是离散的复数频谱，这个离　散的复数频谱总共有Ｎ个频域点。但是，这Ｎ个频域点并　不完全独立，前半部是多余的。因此，快速傅里叶变换的　＾ｒ　输出只保留编号为０～　的频域点。这些复数的频域点既　包含了幅度信息，也包含了相位信息。　增大时域取样点数Ｎ，也就增大了快速傅里叶变换输　出的频域点，即提高了快速傅里叶变换的频率分辨力。但　是，这将增大快速傅里叶变换的计算时间。　快速傅里叶变换需要输入被分析信号的Ｎ个取样数　据。能够将快速傅里叶变换运用于其中，从而实现宽带　多信号测向的测向方法，应当属于数字式测向方法。所　谓数字式测向方法，是指这样一类测向方法，测向接收　机中的包含有来波方位信息的中频信号被数字化，并且　根据接收到的来波的中频信号的幅度或相位的数值，按　照所采用的测向算法进行数字运算而求出其到来　的方　向。宽带多信号测向是快速傅里叶变换同数字式测向方　法相结合的产物。在宽带多信号测向设备中，首先对宽　带测向接收机的中频信号实施快速傅里叶变换，得到测　向接收机带内各个来波的中频信号的幅度和相位，然后　对每一个来波的幅度或相位，执行所采用的测向算法求　出每一个来波的方位。　

成都华日通讯技术有限公司开发了ＦＦＴ双通道相关　干涉仪测向设备和ＦＦＴ单通道相关干涉仪测向设备。现　以其ＦＦＴ双通道相关干涉仪测向设备为例来说明宽带多　信号测向是如何实现的。ＦＦＴ是快速傅里叶变换的英文词　“ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”的缩写词。　

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。