[发明专利]基于方向函数的非均匀圆阵相位干涉仪测向解模糊方法

说明书

本发明提供了一种基于方向函数的非均匀圆阵相位干涉仪测向解模糊方法，传统方法具有立体基线法对于大俯仰角目标难以解方位角的镜像模糊导致的成功解模糊概率低的技术问题，本发明具体包括以下步骤：计算基线相位差最大模糊数；写出基线组的所有解模糊相位差组合；由解模糊相位差组合计算方向函数；选择基线组并构造方向矩阵；选择参考基线组进行解模糊并计算俯仰角与方位角。基于方向函数的解模糊方法，在解模糊时不需要计算俯仰角与方位角，避免了大俯仰角目标情形下解方位角镜像模糊成功概率低导致的最终解相位模糊成功概率低的问题，提高了大俯仰角目标情形下的成功解模糊概率，从而改善其测向性能。

技术领域

本发明属于通信及雷达技术领域，特别涉及一种非均匀圆阵相位干涉仪测向解模糊方法。

背景技术

无线电测向的目的是指探测目标辐射源的来波方向，广泛应用于民用和军用领域，如移动通信，雷达，声纳等。相对于其他测向方法，相位干涉仪测向法具有结构简单，易于实现的优点。对于二维测向，圆阵相对于其他阵型具有更高的阵面空间利用率。在大多情况下，一般使用均匀圆阵。但在某些特殊情形下，如阵元与其他部件发生机械干涉，只能采用非均匀圆阵。

干涉仪测向的核心技术难点在于解相位模糊(简称解模糊)。由于阵型的变化，以往应用于均匀圆阵解模糊的方法(见文献：谢立允,王广松,戴旭初.圆阵相位干涉仪二维测向解模糊新方法[J].遥测遥控,2007,28(5):53-59)不再适用于非均匀圆阵。对于非均匀圆阵的解模糊方法，公开文献很少。有学者提出利用立体基线法进行解模糊(见文献：张春杰,李智东.非均匀圆阵天线模型解模糊误差研究[J].系统工程与电子技术,2012,34(8):1526-1529)。该方法基于无模糊的多组基线对应近似相同的俯仰角与方位角这一原理，但在求解方位角时需要利用特定基线相位差来解方位角的镜像模糊。在大俯仰角情况下(目标接近阵面的法线)，用对应特定基线相位差解方位角镜像模糊的成功概率会大幅下降，从而降低最终的解相位模糊的成功概率，导致测向错误。而对于二维测向的实际应用场景，很多情形下目标处在大俯仰角方向，如天线阵面法线跟踪目标的应用情形。因此，需要寻找新的方法来提高非均匀圆阵相位干涉仪大俯仰角目标情形下的成功解模糊概率。

发明内容

本发明针对现有的应用于非均匀圆阵相位干涉仪的立体基线法对于大俯仰角目标难以解方位角的镜像模糊导致的成功解模糊概率低的技术问题，本发明提出一种基于方向函数的非均匀圆阵相位干涉仪测向解模糊方法，具体技术方案如下：

一种基于方向函数的非均匀圆阵相位干涉仪测向解模糊方法，如图1所示，所述方法包含以下步骤：

(S1)：根据需测向的最小俯仰角、信号波长、圆阵半径及基线尺寸计算基线相位差的最大模糊数k_max。

(S2)：任意取M元阵中的两个基线构成一个基线组，两个基线对应的测量相位差为分别为与其中下标m,n,p,q分别表示该组基线对应阵元的编号。其对应的解模糊相位差分别为其中k_m,n,k_p,q称为相位模糊数，且k_m,n,k_p,q∈[-k_max,k_max]，所以每组基线的解模糊相位差共有(2k_max+1)²种组合。

(S3)：计算和对应的方向函数f_m,n,p,q，其计算公式为：

其中，r表示圆阵的半径，λ表示来波信号波长，表示虚数单位，θ_m,θ_n,θ_p,θ_q表示第m,n,p,q个阵元的在极坐标下的极角。由于每组基线的解模糊相位差共有(2k_max+1)²种组合，所以每组基线的方向函数有(2k_max+1)²个值。