[发明专利]一种旋转多基线相位干涉仪解模糊方法

说明书

本公开的旋转多基线相位干涉仪解模糊方法，通过计算旋转多基线相位干涉仪的模糊数范围k；选定最长基线作为解模糊基线，基于最长基线的模糊数和鉴相相位差的范围，利用无模糊相位差公式计算出最长基线在无模糊相位差范围内的所有无模糊相位差；根据N个基线长度与其鉴相相位差的比例关系，计算各基线上所有的无模糊相位差，根据各基线上的无模糊相位差与各基线的鉴相相位差的差值计算得到最长基线上的模糊数；对最长基线上的模糊数进行判断，选出最长基线上的正确模糊数；根据最长基线上的正确模糊数求解多基线旋转过程中最长基线的真实无模糊相位差。能够解决一维多基线相位干涉仪测角范围有限，且旋转单基线干涉仪解模糊存在测角错误的问题。

技术领域

本发明属于相位干涉仪测向技术领域，具体涉及一种旋转多基线相位干涉仪解模糊方法。

背景技术

相位干涉仪测向作为电子信号侦察领域中常用的无源测向方法，利用不同阵元间侦收信号的相位差进行信号到达方向(DOA)估计，可以在较短的基线条件下，实现对目标信号的高精度测向。天线阵的布阵设计是影响干涉仪测向精度、测向范围和解模糊能力的重要因素，传统一维单基线相位干涉仪在低频段由于基线电长度短，测向精度低，因此希望干涉仪的基线尽可能长，在高频段干涉仪基线电尺寸长，可能导致测向模糊。

如图1所示的单基线相位干涉仪测向模型的原理图，单基线干涉仪即由两个阵元构成的只有一条基线的干涉仪系统，阵元间的连线称为基线。假设信号到达接收天线前的阵前波为平行波，则天线1和2接收到的信号分别为：

式中A为信号幅度；ω＝2πf，f为入射信号频率；τ为天线1相对于天线2接收信号的时延；ψ为入射信号的初相。由于相位干涉仪测向的原理是通过比较两天线接收到的同一信号的相位的差值来确定目标的入射方向的，因此需要提取两个阵元的相位差，对两路信号进行共轭相乘：

对上式化简可得：

利用鉴相器提取出两路信号的相位差φ为：

式中λ为信号波长；θ为入射信号与视轴之间的夹角，即入射信号的俯仰角；c为光速，即信号传播的速度；D为两个接收天线的间距，即基线长度。则对应的俯仰角为：

但是，传统一维单基线相位干涉仪测向方法存在如下几个问题：(1)干涉仪测向精度和基线长度成正比，基线越长精度越高，但由于鉴相器提取的信号相位差只能在[-π,π]范围内，当一维单基线干涉仪的基线长度大于半波长时，相位差实际值超出[-π,π]，此时鉴相器对实际相位差进行截断和平移，使其在[-π,π]范围内翻折，这就是相位干涉仪测向方法中常见的相位模糊问题，其中相位翻折次数称为相位模糊数；(2)一维单基线相位干涉仪测角范围有限，不能实现360度范围内全空域测向，且单基线干涉仪只能测来波俯仰角，无法同时测方位角和俯仰角。

多基线相位干涉仪基线长度与相位差关系，在使用多基线解相位模糊时，需要先求出每条基线的相位模糊数，相位干涉仪鉴相器输出的测量相位差的范围是[-π,π]，则测量相位差是一个以2π为模糊的观测值：

其中，φ为无模糊的实际相位差，k为未知的相位模糊数。

由公式(4)可知：

由公式(6)和公式(7)可得：