[發(fā)明專利]一種基于八端口四基線射頻設備的寬角高精度測角方法

有效

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• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112162234B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 張旭春;楊瀟
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01S3/48
• 分類號: G01S3/48
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

本發(fā)明公開的一種基于八端口四基線射頻設備的寬角高精度測角方法，其特征在于，包括下列步驟：步驟1、搭建八端口四基線射頻設備；步驟2、根據(jù)輻射源角度范圍及波長確定基線間隔和間隔因子；步驟3、確定輻射源所在的臺階數(shù)；步驟4、還原實際相位值；步驟5、計算輻射源角度。本發(fā)明一種基于八端口四基線射頻設備的寬角高精度測角方法，簡單便捷，在同等成本或體積或天線單元個數(shù)條件下，測角范圍更寬，精度更高，可用于工程實踐。

技術領域

本發(fā)明屬于雷達輻射源測向方法技術領域，具體涉及一種基于八端口四基線射頻設備的寬角高精度測角方法。

背景技術

雷達輻射源測向技術，利用不同方向電磁波到達測向天線系統(tǒng)所產生的不同的振幅或相位響應的原理，可以解調出電磁波的方位。依據(jù)不同的因素，其可以分為振幅法和相位法。相位法測角利用目標輻射的電磁波信號到達天線基線間的波程差來進行角度的測量，即根據(jù)測向天線系統(tǒng)偵收同一信號的相對相位差來確定信號的方向，進而通過相位差解調出角度誤差信號，驅動天線對輻射源實施被動跟蹤。相對相位差來源于相對波程差與波長的比值，原理較為簡單。但相位法測角存在著一個很大的缺點，當兩天線間的基線寬度過大時會出現(xiàn)測量模糊，當基線寬度過小時會產生測量誤差大的問題。本技術方案所研究的新型寬角與高精度的測角方法是以相位法測向為基礎，研究出一套簡單可行的新型測角方法，解決傳統(tǒng)相位法測角存在的上述“測量模糊問題”。

一、雙基線測角原理

目前，基于相位法測向的測角設備主要為干涉儀，其利用的是雙基線相位法測角原理，即利用多個天線所接收回波信號之間的相位差進行測角。測量原理如圖1所示，設目標以θ方向輻射電磁波信號，則到達接收點的目標所反射的電波近似為平面波。由于兩天線間的基線間隔為d，故它們所收到的信號到達兩個基線的波程差ΔR而產生相位差相位差與基線間隔之間的關系為：

式中λ為目標輻射的電磁波信號的波長。由波程差產生的相位差可以由相位計測量出來。因此，目標輻射的電磁波信號的角度θ可由式(1)推導得

已知目標輻射的電磁波信號的波長，再利用相位計測出的相位差，由(2)式即可解算出目標信號的方位。

二、測角模糊及精度問題

簡單雙基線的相位法測向實際上存在著很大的問題，即“測量模糊問題”。

由式(2)可知，如果相位差值測量不準，就會產生測角誤差。為研究影響測角精度的相關因素，將式(1)兩邊取微分，有

由式(3)可以看出，采取讀取精度高(小)的相位計，或減少λ/d值，均可提高測角精度。另外，當θ＝0時，即目標處在天線法線方向時，測角誤差dθ最小，當θ增大時，dθ也增大，因此為保證一定的測角精度，θ的范圍也有一定的限制。減少λ/d值雖然也可以提高測角精度，但在一定的測角范圍θ內，當λ/d值減小到一定程度時，值可能超過2π，此時其中N為整數(shù)，ψ＜2π，相位計的實際讀數(shù)為ψ。由于N值未知，所以真實的值不能確定，就出現(xiàn)了模糊問題(多值性)。

三、目前的解決模糊問題的方法

想要避免測量模糊只能減小被測角度的范圍，但減小測量范圍時，相應的也會降低測量精度，也就是存在測量精度與測量范圍矛盾的問題。解決這對矛盾的關鍵就是要解決模糊問題，因此如何去模糊成為應用相位法測向需要考慮的熱點，從而研究發(fā)展出許多解決模糊問題的方法。

1、參差基線解模糊

為了解決相位法測向中測向模糊的問題，仿照多頻連續(xù)波測距技術，提出了利用中國余數(shù)定理來解決模糊問題的參差基線干涉儀測向方法，將余數(shù)定理應用到干涉儀測向當中去，此解模糊方法的基本測角原理圖如圖2所示。