[發明專利]一種魯棒的相位干涉測角方法

有效

• 申請號: 201810581016.4
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108802670B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 崔嵬;姚杰;祝林嘯;楊煥全;吳嗣亮;沈清
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S3/46
• 分類號: G01S3/46
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;仇蕾安

本發明公開一種魯棒的相位干涉測角方法，采用矢量平均、有限記憶遞推和邊緣檢測聯合的魯棒測角算法，利用該方法可有效降低通道間相位噪聲對測角性能的影響，實現高精度、魯棒的角度估計。

技術領域

本發明屬于微波雷達測量技術領域，具體涉及一種魯棒的相位干涉測角方法。

背景技術

在多基線相位干涉儀測角系統中，為提高測角精度需要增加基線的長度，同時為了避免相位的模糊基線長度不能超過電磁波波長的一半。故相位干涉測角算法一般利用短基線輔助長基線進行相位差解模糊，進而利用長基線來提高測角精度。實際工作環境下，受接收機熱噪聲、背景噪聲等因素影響，接收信號信噪比低，相位誤差大，導致常規干涉儀測角解模糊頻繁出錯，嚴重惡化角度測量精度。

2008年朱新國、崔嵬在《北京理工大學學報》第28卷第6期第541頁至544頁發表的“一種新的干涉測角數據處理算法”一文中，提出了一種對于相位解模糊出錯的異常角度值進行剔除、并引入修正卡爾曼濾波對剔除后的角度進行平滑濾波的方法，但此方法在識別出異常值時不進行糾正，直接將其剔除，雖然消除了異常值的消極影響，但造成了觀測樣本的減少，進而降低了測角的精度。2012年韓月濤等在《宇航學報》第33卷第1期第120頁至127頁發表的“一種基于有限記憶算法的干涉儀解模糊糾正方法”一文中，提出了一種利用有限記憶遞推識別并糾正逐次遞推測角算法中錯誤模糊值的解模糊方法，此方法雖然能夠降低通道相位噪聲的影響，但并未起到測角性能提升的作用，在微弱信號環境下不能實現對角度的高精度測量。因此現有方法均不滿足在復雜環境下，對于測角估計結果精度要求嚴苛的場合。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種魯棒的相位干涉測角方法，能夠有效降低通道間相位噪聲對測角性能的影響，實現高精度、魯棒的角度估計。

實現本發明的技術方案如下：

一種魯棒的相位干涉測角方法，包括以下步驟：

步驟一、將相位干涉儀的天線布局為一維四元線陣，天線1與天線2之間的距離和天線3與天線4之間的距離均為載波半波長的M倍，天線2與天線3之間的距離為載波半波長的N倍，其中，M、N均為正整數，M、N和2M+N兩兩互素且滿足N-2M＝1；

步驟二、利用四路天線測得的n時刻的相位φ_i'(n)進行逐次遞推解模糊算法得到無模糊的角度估計值，其中，i＝1,2,3,4表示天線序號；

步驟三、采用有限記憶算法對無模糊的角度估計值進行野值剔除得到

步驟四、將與前第τ個時刻的值進行比較，若兩者之差大于設定的檢測門限值則累加邊緣檢測計數值，反之，則對邊緣檢測計數值清零；當邊緣檢測計數值大于設定的門限時，對卡爾曼濾波器進行初始化；

步驟五、對進行α-β平滑濾波得到

步驟六、對進行卡爾曼濾波得到角度估計值θ'(n)；

步驟七、對θ'(n)與求差值，若差值不超過設定門限值，則將θ'(n)作為最終角度測量值，否則，初始化卡爾曼濾波器，并將作為最終角度測量值。

進一步地，步驟二具體為：利用相位φ_i'(n)求得天線間的相位差，對相位差進行矢量平均，對矢量平均后的結果進行逐次遞推解模糊算法得到無模糊的角度估計值，其中，每次遞推之后對遞推結果進行錯誤糾正后再進行下一次的遞推運算。

進一步地，對進行角度微分得到角速度對進行α-β平滑濾波得到對進行卡爾曼濾波得到角速度估計值對和求差值，如果差值不超過設定門限值，則將作為最終角速度測量值；否則，初始化卡爾曼濾波器，并將作為最終角速度測量值。

有益效果：