[發明專利]一種卡爾曼濾波的干涉儀測向模糊糾錯方法、系統及介質

有效

• 申請號: 202110121691.0
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112946565B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 董全;周宇;王書楠;王宏;安智國;吳琳
• 申請（專利權）人: 上海微波設備研究所（中國電子科技集團公司第五十一研究所）
• 主分類號: G01S3/48
• 分類號: G01S3/48;G06F17/16;G06F17/18
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

1.一種卡爾曼濾波的干涉儀測向模糊糾錯方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：采用陣元數為L的干涉儀接收機，陣元排布依次為1到L，輸入天線各通道的相位為計算兩兩通道之間的相位差陣元i和陣元j之間的間距為D_ij，令ρ＝0；根據天線的長度和信號的頻率f，計算長基線相位差模糊度的最大值n_max：

其中，表示向上取整，因此，長基線相位差模糊度的范圍為[-n_max，n_max]，Φ_1L和D_1L分別表示陣元1和陣元L之間的相位差和距離，c表示光速，θ_max表示干涉儀的最大角度測量值；

步驟2：記錄陣元接收數據的輸入序號k，將通道之間的相位差Φ_ij(k)對2π求模，得到取值范圍為(-π,π)，采用遍歷法解模糊，得到無模糊相位差求得測向值將和分別記為和對應模糊度為n，記為n(k)；

步驟3：對輸入的測向值采用卡爾曼濾波，輸出結果為ζ(k)，如果ρ＝0，轉到步驟4，否則，轉到步驟5；

步驟4：如果輸出的值令否則，根據ζ(k)求取模糊值

其中·表示四舍五入，如果n(k-1)＝n(k+1)且令令α,β表示設定的門限值，取值范圍為0～10，令ρ＝1；更新轉到步驟3；

步驟5：輸出測向結果值；

所述步驟2包括如下步驟：

步驟2.1:計算誤差E_ij(n)：

令n在[-n_max，n_max]范圍內遍歷取值，根據Φ_1L的模糊度n推出的的誤差E_ij(n)，且令其在(-π,π)之間取值，

其中，(.)_2π表示對2π取模，取值范圍在(-π,π)之間；

步驟2.2：計算目標函數E(n)的值：

E(n)為目標函數，令E(n)＝∑_i＜j|E_ij(n)|²；i＝1,…,L,j＝1,…,L,i＜j；

步驟2.3：取E(n)最小值對應的n值：

對所得到的目標函數E(n)進行搜索，尋找使目標函數E(n)最小的n值，即長基線相位差的模糊度n；

步驟2.4：計算長基線相位差：

根據長基線相位差的模糊度n計算得到長基線無模糊相位差

步驟2.5：估算單個脈沖測向值：

信號到達方向的估計值為：

2.根據權利要求1所述的一種卡爾曼濾波的干涉儀測向模糊糾錯方法，其特征在于，所述步驟3包括如下步驟：

步驟3.1：構建第k個輸入的狀態估計量其中為序列號k的估計值，φ(k)為的狀態估計值，(·)^T表示轉置，由下式獲得：

x(k-1)是第k-1個輸入序列得到的狀態量，如果k＝1，設置狀態轉移矩陣T表示時間長度，n(k-1)為噪聲，服從n(k-1)～N(0,Q(k))，k＞0，其中，q²表示噪聲加速度的均方值；

步驟3.2：第k個輸入的預測協方差矩陣表示為：

其中，P(k-1)表示k-1時刻的狀態協方差，當k＝1時，P(0)取隨機值為起始協方差，卡爾曼增益矩陣表示為：

H(k)是測量誤差的雅克比矩陣，R為測量誤差協方差矩陣，雅克比矩陣：

步驟3.3：目標狀態的更新方程為：

z(k)表示測量值，表示預測值，由k-1時刻狀態預測值得到，取

步驟3.4：目標狀態協方差更新為：

其中I表示單位矩陣；

步驟3.5：濾波后的測向值ζ(k)＝x(2)。