[发明专利]机载单基线多普勒-相位差测向法

说明书

技术领域

本发明属于无线电测量技术领域，具体涉及一种通过综合利用速度矢量方 程、多普勒频移及变化率关系、相位差测量技术，实现机载单基线、无模糊、高 精度测向的方法。

背景技术

相位干涉测量是一种具有较高测量精度的测向方法，在有无源探测系统中得 到了广泛应用。而由于相位干涉仪只能在[-π，π]范围内单值地测量相位差，同 时，测向误差又是和基线长度成反比的，因此，单基线相位干涉仪始终存在着测 向精度和最大无模糊角度之间的矛盾。

为了解决这一矛盾，通常需要采用多基线体制，其中包括长短基线相结合的 方法和多基线解模糊算法等方法。

实际使用中，长短基线相结合的方法存有两个局限性：第一，对于宽带的接 收阵元，如接收范围为2GHz-8GHz，最低的接收频率决定了阵元的物理尺寸，而 最高的接收频率决定了短基线干涉仪的基线长度，使得在半波长的范围内无法安 装两个接收阵元；第二，由于短基线相位干涉仪对波达角的估计精度有限，在利 用它对长基线干涉仪的相位差进行解模糊处理时可能得到错误的模糊数，导致波 达角估计的误差太大。

事实上，对于高频信号，当波长很短时，所对应的短基线长度亦将变得很小， 这不仅使天线单元本身必须做的非常小，同时也会对天线布局安装提出很高的要 求，由此将降低天线增益并造成天线间互耦。与此同时，过短的基线还会对干涉 仪的测量精度提出更高的要求。

对于多基线解模糊方法，由于需要进行多维整数搜索，存有计算量比较大的 问题。

发明内容

针对已有技术存在的不足，本发明的目的是在现有相位差干涉测量的基础 上，进一步引入多普勒频移及变化率测量信息，从而实现机载单基线、无模糊、 高精度测向。这是一种和现有的简单的融合多普勒信息的相位干涉测量方法具有 显著不同的方法，它不是仅将多普勒频移作为一个参量简单引用，而是直接从多 普勒物理方程上完整给出了一种消除现有相位干涉测量中所存在的模糊性问题 的解决方案，最终将有助于实现对目标的测距、测向及坐标位置的独立、精确、 快速测量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

假定目标静止或低速运动，在载机匀速运动的状况下，一方面通过相邻阵元 之间多普勒频移变化率的比值，并利用三角函数关系消去相邻径向距离，得到相 邻单元之间切向速度的比值；另一方面根据测向阵列上各个单元处的径向速度分 量与切向速度分量的平方和必须等于载机飞行速度的条件，通过融合多普勒频移 及变化率方程直接得到两径向距离的整周数解，并由此即可得到程差的整周数 值；最后由相位差测量获得程差的非整周数部分的解，由此在程差和基线长度都 已确定的情况下，就能根据三角函数关系直接求得目标的方位。

具体包括以下步骤：

1)、执行测向任务的载机以匀速运动，假定目标是静止的或低速运动，机载 测向仪具有相位差测量功能、多普勒频移和多普勒变化率测量功能，通过多普勒 变化率的测量得到两径向距离在载机端切向速度的比值：

式中：v_ti为切向速度；为阵元处的多普勒频移变化率；

2)、分别将多普勒频移方程和多普勒变化率及切向速度的比值代入速度恒等 式：

v2=vr12+vt12=vr22+vt22---(2)]]>

可得到：