一种Y型基线干涉仪测向装置及测向方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种Y型基线干涉仪测向装置及测向方法，Y型基线干涉仪测向装置包括Y型基线，Y型基线包括第一阵元、第二阵元、第三阵元和第六阵元，以第二阵元为原点O建立坐标系，第一阵元位于Y轴的负方向上，第三阵元位于Z轴的负方向上；在Y轴的正方向上设有第一点，在Z轴的正方向上设有第二点，第六阵元与第一点间的连线垂直于Y轴，第六阵元与第二点间的连线垂直于Z轴；第一阵元、第二阵元、第三阵元和第六阵元上均设有一个接收机，接收机之间设置有鉴相器。本发明专利技术在保证总体测量精度的要求下能够将经典长短基线的五个阵元简化为四个阵元，从而节约20%的硬件成本，并且在一定范围内提高了测量精度。了测量精度。了测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种Y型基线干涉仪测向装置及测向方法


[0001]本专利技术属于干涉仪测向
，涉及一种Y型基线干涉仪测向装置及测向方法。

技术介绍

[0002]相位干涉仪具有测向原理简单、测向精度高、运算量小、实时性强等优点，广泛运用于天文、雷达、声纳、导航、电磁环境监测、电子对抗等领域，是无源测向技术中常用的一种手段。相位干涉仪测向方案主要有一维和二维两种，一维为线阵，二维为面阵。测向原理基本相同，因回波均为同频率的余弦信号，阵元之间接收的信号仅有相位不同。一维、二维在测向过程中均是利用短基线（距离小于等于半波长）上的阵元测量出的无模糊相位差，利用相位差可计算粗略的来波方向，再利用长基线提高测量精度，因长基线长度一般均大于半个波长，会出现相位模糊的情况，此时需要利用短基线测出的相位来解算长基线应测出的未模糊相位，利用未模糊相位计算出精度更高的来波方向。
[0003]现有产品一般使用的就是一种经典的二维十字交叉排列，布置水平和垂直两方向的长短基线进行角度测量，长短基线共设置5个阵元。结合实际应用，在保证精度的前提下，为进一步节约成本，可以对长短基线布局方式进行优化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种Y型基线干涉仪测向装置及测向方法，以解决如何在优化结构的同时保证总体测向精度的问题，从而降低了成本。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一方面，本专利技术提供一种Y型基线干涉仪测向装置，包括Y型基线，所述Y型基线包括第一阵元、第二阵元、第三阵元和第六阵元，以所述第二阵元为原点O建立OXYZ坐标系，所述第一阵元位于Y轴的负方向上，第三阵元位于Z轴的负方向上，第一阵元和第二阵元之间的连线为第一短基线，第三阵元和第二阵元之间的连线为第二短基线；第一短基线和第二短基线的长度均为d，，λ为入射波波长；在Y轴的正方向上设有第一点，在Z轴的正方向上设有第二点，所述第一点与第一阵元之间的长度为md，所述第二点与第三阵元之间的长度为md，m>1；所述第六阵元与第一点之间的连线垂直于Y轴，第六阵元与第二点之间的连线垂直于Z轴；所述第一阵元、第二阵元、第三阵元和第六阵元上均设置有一个接收机；所述第一阵元的接收机与第二阵元的接收机之间、第二阵元的接收机与第三阵元的接收机之间、第一阵元的接收机与第六阵元的接收机之间，以及第三阵元的接收机与第六阵元的接收机之间均设置有一个鉴相器。
[0006]进一步的，m=3或5。
[0007]另一方面，本专利技术提供一种Y型基线干涉仪测向方法，该方法基于本专利技术所述的Y型基线干涉仪测向装置，具体包括如下步骤：
步骤1，通过第一阵元和第二阵元之间的鉴相器测得无模糊相位差，通过第三阵元和第二阵元之间的鉴相器测得无模糊相位差：步骤2，利用步骤1得到的无模糊相位差和解算阵元之间的精确相位差，包括如下子步骤：步骤21，利用以下两个公式计算得到第一阵元与第六阵元之间的粗相位差，以及第三阵元与第六阵元之间的粗相位差：其中 ：—第一阵元和第六阵元之间的粗相位差；—第三阵元和第六阵元之间的粗相位差；—第一阵元和第二阵元之间的鉴相器测得的无模糊相位差；—第三阵元和第二阵元之间的鉴相器测得的无模糊相位差；m—大于1的数；步骤22，利用下列公式计算得到第一阵元和第六阵元之间的精确相位差以及第三阵元和第六阵元之间的精确相位差：：其中：—第一阵元和第六阵元之间的精确相位差；—第三阵元和第六阵元之间的精确相位差；—第一阵元和第六阵元之间的鉴相器测得的相位差；—第三阵元和第六阵元之间的鉴相器测得的相位差；O、M—中间量；round—matlab中的四舍五入函数；步骤3，利用以下公式计算被测目标的方位角、被测目标的俯仰角：
其中 ：α—被测目标的方位角；β—被测目标的俯仰角；—第一阵元和第六阵元之间的精确相位差；—第三阵元和第六阵元之间的精确相位差；λ—入射波波长；m—大于1的数；d—第一短基线或第二短基线的长度；至此，完成Y型基线干涉仪测向。
[0008]相较于现有经典的长短基线技术，本专利技术在保证足够测向精度的要求下能够将原先的五个阵元简化为四个阵元：（1）在结构上少了一个阵元，能够减少一套接收机设备、简化结构，节约20%的硬件成本；（2）在同样的阵元布面内还可将第一阵元、第六阵元的距离做的更大，采用本专利技术的测向方法，能够在减少一个阵元的情况下保证总体测量精度，并且在一定范围内提高了测量精度。
附图说明
[0009]图1是经典的长短基线及本专利技术的Y型基线的阵元布置示意图。
[0010]图2是测向原理示意图。
[0011]图3是长短基线的干涉仪的测向原理图。
[0012]图4是SNR=10的仿真结果。
[0013]图5是SNR=20的仿真结果。
[0014]图中各标号含义：1、第一阵元；2、第二阵元；3、第三阵元；4、第四阵元；5、第五阵元；6、第六阵元。
具体实施方式
[0015]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0016]实施例1：本实施例给出一种Y型基线干涉仪测向装置。
[0017]如图1、图2所示，经典的长短基线包括五个阵元：第一阵元1、第二阵元2、第三阵元3、第四阵元4和第五阵元5（4、5为图1中虚线部分）。以第二阵元2所在位置为原点O建立OXYZ坐标系，第一阵元1位于Y轴的负方向上，第三阵元3位于Z轴的负方向上，第一阵元1和第二
阵元2之间的连线为第一短基线，第三阵元3和第二阵元2之间的连线为第二短基线；第四阵元4位于 Y轴的正方向上，第五阵元5位于Z轴的正方向上，第四阵元4和第一阵元1之间的连线作为第一长基线，第五阵元5和第三阵元3之间的连线作为第二长基线。第一短基线和第二短基线的长度均为d，，λ为入射波波长；第一长基线和第二长基线的长度均为md，m为大于1的数；在同等条件下，m越大测向精度越高，m根据实际阵元布置范围和d的大小确定，例如在某干涉仪中，m=3。
[0018]本实施例中采用的Y型基线是将经典的长短基线中的第四阵元4和第五阵元5合并布置，即用第六阵元6代替第四阵元4和第五阵元5，第六阵元6和第四阵元4之间的连线垂直于Y轴，第六阵元6和第五阵元5之间的连线垂直于Z轴，即第六阵元6位于∠425的角平分线上，由第一阵元1、第二阵元2、第三阵元3和第六阵元6这四个阵元组成Y型基线。由上述可知：其中：—第一阵元1和第六阵元6之间的距离；—第三阵元3和第六阵元6之间的距离；d—第一短基线或第二短基线的长度；m—大于1的数。
[0019]图2中，A为被测目标，B是A在平面XOY上的投影；AO为被测目标发出信号的入射方向，α为被测目标的方位角，β为被测目标的俯仰角。
[0020]本实施例的Y型基线干涉仪测向装置包括Y型基线，Y型基线中的第一阵元1、第二阵元2、第三阵元3和第六阵元6上均设置有一个接收机；所述第一阵元1的接收机与第二阵元2的接收机之间、第二阵元2的接收机与第三阵元3的接收机之间、第一阵元1的接收机与第六阵元6的接收机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Y型基线干涉仪测向装置，其特征在于，包括Y型基线，所述Y型基线包括第一阵元（1）、第二阵元（2）、第三阵元（3）和第六阵元（6），以所述第二阵元（2）为原点O建立OXYZ坐标系，所述第一阵元（1）位于Y轴的负方向上，第三阵元（3）位于Z轴的负方向上，第一阵元（1）和第二阵元（2）之间的连线为第一短基线，第三阵元（3）和第二阵元（2）之间的连线为第二短基线；第一短基线和第二短基线的长度均为d，，λ为入射波波长；在Y轴的正方向上设有第一点，在Z轴的正方向上设有第二点，所述第一点与第一阵元（1）之间的长度为md，所述第二点与第三阵元（3）之间的长度为md，m>1；所述第六阵元（6）与第一点之间的连线垂直于Y轴，第六阵元（6）与第二点之间的连线垂直于Z轴；所述第一阵元（1）、第二阵元（2）、第三阵元（3）和第六阵元（6）上均设置有一个接收机；所述第一阵元（1）的接收机与第二阵元（2）的接收机之间、第二阵元（2）的接收机与第三阵元（3）的接收机之间、第一阵元（1）的接收机与第六阵元（6）的接收机之间，以及第三阵元（3）的接收机与第六阵元（6）的接收机之间均设置有一个鉴相器。2.如权利要求1所述的Y型基线干涉仪测向装置，其特征在于，m=3或5。3.一种Y型基线干涉仪测向方法，其特征在于，该方法基于权利要求1或2所述的Y型基线干涉仪测向装置，具体包括如下步骤：步骤1，通过第一阵元（1）和第二阵元（2）之间的鉴相器测得无模糊相位差，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨剑，李伙明，赵曦晶，董孟琛，王海洋，王忠，姚志成，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：