[發明專利]基于相位跳變修正的虛擬基線測向法

在審

• 申請號: 201210360850.3
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN103091660A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 郁濤
• 申請（專利權）人: 郁濤
• 主分類號: G01S3/12
• 分類號: G01S3/12;G01S3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種通過改進測向算法的準確度、修正虛擬短基線法中所存在的相位跳變誤差、僅利用一維雙基三天線非均勻陣列實現測向的方法，該方法具體包括以下步驟：

1)由設計給定的測向精度，和工程可實現的相位差測量誤差，通過對一維雙基三天線測向陣的準確解：

sinθ=(d132-Δr132)Δr12-(d122-Δr122)Δr13(d132-Δr132)d12-(d122-Δr122)d13]]>

式中：θ為目標到達角；d_ij為基線長度；為由相差測量得到的路程差；其中：λ為信號波長；Δn_ij＝n_i-n_j是波長整周數；Δφ_ij＝φ_i-φ_j為兩陣元之間的相位差。

進行誤差分析，并利用基本測量誤差公式：

σθ=σφΣi=12(∂θ∂Δφij)2]]>

式中：σ_θ為測向精度；σ_φ為相位差測量誤差的均方根值。

以數值計算的方式確定基線的基本長度d₀，且規定d₀＝d₁₂。亦可從基于平行入射波的近似測向公式的測量精度計算式獲得基線的基本長度：

d0=λΔφ2πΔθcosθ]]>

式中：θ為目標的到達角；Δφ為相位差測量誤差；Δθ為測向精度；λ為信號波長。

考慮到近似解的測向精度比準確解為好，故測向精度應在設計給定值的基礎上修正：

Δθ＝Δθ₀-Δθ_r

式中：Δθ₀為設計給定值；Δθ_r為精度修正值，精度修正值可以通過對準確解與近似解的測向精度的比對獲得。然后由所選用的天線孔徑，進一步修正基本基線長度d₀，使陣列天線間的距離滿足工程安裝要求；

2)確定一維雙基三天線非均勻陣列的各個基線長度，設陣列從左方開始的第一段基線長度為：

d₁₂＝d₀

第二段基線長度為：

d23=d0+λm]]>

陣列的總長度：

d13=2d0+λm]]>

其中，波長的比例系數m≥2，但不一定必須是整數值。為保證測向精度，虛擬基線的長度不能太短，即m值不能太大。比例系數的選擇和基本基線的長度d₀、信號波長λ以及覆蓋張角θ_max都有關，可通過對準確解的誤差分析，由數值計算確定；

3)虛擬短基線的無相位模糊測向，以接收陣列的中間陣元為公共相位測量端點進行異側相減，由程差與基線的比值獲得虛擬短基線的無相位模糊測向解：

sinθ=m2π(Δφ23-Δφ12)]]>

4)對虛擬短基線測向公式的相位跳變誤差的修正，設存有整周數跳變誤差的到達角的正弦值為：

a=±m+m2π(Δφ23-Δφ12)]]>

如：a＞1，則修正后的到達角正弦為：sinθ＝a-m，即有：

θ＝sin^-1(a-m)

如.a＜-1，則修正后的到達角正弦為：sinθ＝a+m，即有：

θ＝sin^-1(a+m)

5)求解陣列各程差的波長整數的差值：

Δn12=int[md122πλ(Δφ23-Δφ12)-Δφ122π]]]>

Δn13=int[md132πλ(Δφ23-Δφ12)-Δφ132π]]]>

6)對陣列基線整數差值的相位跳變的修正，修正過程如下：

Δnij=int[mdij2πλ(Δφ23-Δφ12)-Δφij2π]+1]]>

若：Δn^ij>p×m×m0]]>

則：Δn12=Δn^12-m×m0]]>p＝1

Δn23=Δn^23-m×m0-1]]>p＝1

Δn13=Δn^13-2m×m0-1]]>p＝2

若：Δn^ij<-1]]>

則：Δn12=Δn^12+m×m0-1]]>

Δn23=Δn^23+m×m0]]>

Δn13=Δn^13+2m×m0]]>

其中具有上標識符號^的為跳變項。

7)精度驗證，利用一維雙基三天線陣列的測向準確解所導出的測量精度公式驗證目標到達角的測向精度，如不滿足設計指標，可通過修改基本基線等，按步驟重新計算，直至滿足工程使用要求。

2.根據權利要求1所述的一種通過改進測向算法的準確度、修正虛擬短基線法中所存在的相位跳變誤差、僅利用一維雙基三天線非均勻陣列實現測向的方法，其特征在于：

1)所給出的測向準確解可為相位干涉儀測量誤差的校正分析提供依據；

2)所給出的相位跳變誤差修正方法適用于虛擬基線法的工程設計。