CN103235281A - 一种基于相位差增量的相关干涉仪测向方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雷达中的相关干涉仪领域，本发明公开了一种基于相位差增量的相关干涉仪测向方法，步骤1.确定方位角增量；步骤2.得到实测相位差增量向量；步骤3.得到无模糊的实测相位差增量向量；步骤4.选出俯仰角为固定角度的所有相位差增量向量样本；步骤5.将实测相位差增量向量与步骤4选出的相位差增量向量样本求相似度；步骤6.得到方位角粗略估计值；步骤7.选取方位角为步骤6中的方位角粗略估计值的所有相位差向量样本；步骤8.将实测相位差向量与步骤7所有选出的相位差向量样本求相似度；步骤9.得到俯仰角、方位角粗略估计值；步骤10.构成新的样本库；步骤11.求相似度，得到俯仰角和方位角的估计值。通过本发明测向***可在宽频率范围内实现快速、高精度测向。

Description

一种基于相位差增量的相关干涉仪测向方法

技术领域

本发明属于雷达通信中的相关干涉仪领域，尤其涉及一种基于相位差增量的相关干涉仪的测向方法。

背景技术

在现有的测向体制中，干涉仪测向具有测向精度高、方法简单、速度快等优点，因此在军事和民用领域都得到了广泛的应用。在军事领域，它可对雷达、通信、测控等辐射源进行定位，能在实施针对性电子干扰和军事打击中发挥重要作用；而在民用领域，它可用于交通管制、生命救援、无线电频谱管理等方面。

相位干涉仪通过测量接收阵元间的相位差来确定来波信号方向，在各种相位干涉仪测向技术中，相关干涉仪通过相关运算可以减小互耦、***误差的影响，因而被实际测向***广泛利用（见文献：K Struckman,CorrelationInterferometer Geolocation.IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium,Albuquerque,NM,Unitedstates,9-14July2006；S Henault,YMM Antar,S Rajan,R Inkol,S Wang,Impact of Mutual Coupling on Wideband AdcockDirection Finders.Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering,Niagara Falls,ON,Canada,4-7May2008）。由于均匀圆阵有着优越的结构特点，它可提供360度全方位测向，各方向都能获得良好的测向性能，使得均匀圆阵在实际阵列信号处理中被广泛采用（见文献：均匀圆阵测向技术研究，季宇；西安电子科技大学硕士学位论文，2009）。在实际许多应用中，如正交跳频网台分选(见文献：跳频信号的侦察技术研究，陈利虎；国防科技大学博士学位论文，2009)，短波辐射源定位等,都需要同时获得方位角和俯仰角的信息。因此，必须研究相关干涉仪的二维测向方法。作为一维测向方法的一个自然推广，相关干涉仪的二维测向方法通过在方位角和俯仰角的变化范围内二维搜索相似性函数的极值，获得方位角和俯仰角估计值(见文献：改进的相关干涉仪测向处理方法，李淳，廖桂生，李艳斌；西安电子科技大学学报(自然科学版)，2006，33(3):Page(s):400-403；相关处理在干涉仪测向中的应用，刘芬，明望，陶松；电子科学技术评论，2005，3，Page(s):31-37)。

在实际的宽带测向***中，为测得感兴趣频段内可能的入射信号方向，常采用基于信道化的宽频段测向方法。该方法首先利用快速傅里叶变换（FFT）或多相滤波器组（见文献：Filter bank spectrum sensing for cognitive radios,F.B.Behrouz;IEEE Trans.on signal processing,Volume:56,Issue:5,2008,Page(s):1801-1811）将待测频段划分为许多子频带，然后在各子频带采用相关干涉仪测向方法进行测向（见文献：Direction of arrival estimation via extended phaseinterferometry,Y.W.Wu;S.Rhodes;E.H.Satorius;IEEE transactions on aerospace and electronic systems,Volume:31,Issue:1,1995,Page(s):375-381）。为了提高频率分辨率，测向***往往要求划分许多子频带，此时如果继续采用同时对方位角和俯仰角进行搜索的二维测向方法，将极大地增加***的运算量，如何减少相关干涉仪方法的运算量是保证***实时测向的关键。已有不少学者对此问题进行了研究，提出了一些改进方法，如基于空间夹角的二维测向方法（见文献：相关处理在干涉仪测向中的应用，刘芬，明望，陶松；电子科学技术评论，2005，3，Page(s):31-37）、利用GPU实现的方法（见文献：基于GPU的宽带干涉仪测向算法实现，蒋林鸿，何子述，程婷，贾可新；现代雷达，2012，34（1）：Page(s)：35-39）、基于维度拆分的二维测向方法（见文献：一种基于维度拆分的相关干涉仪测向方法，程婷，贾可新，何子述，蒋林鸿；CN201110023635.X.电子科技大学.2011-09-07）等。这些方法都能通过减少***运算量或提高处理速度而保证测向实时性，但是它们都存在一些不足之处。空间夹角测向方法虽然减小了***运算量，但是牺牲了测向精度；GPU实现通过高效的并行运算可以提高处理速度，但是对硬件平台要求较高；基于维度拆分的测向方法在大幅减小运算量的同时能够保证较高的运算量，可是该方法因在存在相位模糊（见文献：基于相位干涉仪阵列多组解模糊的波达角估计方法研究，龚享铱，袁俊泉，苏令华；电子与信息学报，2006,28（1）：Page(s)：55-59）时失效而难以应用到宽频率范围测向中。

发明内容

针对现有技术中没有可在宽频率范围内实现快速、高精度测向的方法，提供一种基于相位差增量的相关干涉仪测向方法。

本发明的技术方案如下：一种基于相位差增量的相关干涉仪测向方法，其具体包含以下步骤：

步骤1.选定转台的一个位置作为基准点，确定方位角增量

步骤2.计算所选取的k个基线的实测相位差φ′_1i,i=1,2,…K,K，得到实测相位差向量

旋转转台

后，再次得到实测相位差向量计算方位角增量

所对应的实测相位差增量Δφ′_i=φ′_2i-φ′_1i,i=1,2,…K,K，得到实测相位差增量向量

步骤3.对获得的各基线的实测相位差增量

进行解模糊，得到无模糊的实测相位差增量向量

步骤4.在相位差增量样本库中选出俯仰角为固定角度、方位角不同时的所有相位差增量向量样本；

步骤5.将步骤3中得到的无模糊的实测相位差增量向量

与步骤4选出的相位差增量向量样本求相似度；

步骤6.选出步骤5中相似度最大的相位差增量向量样本所对应的方位角作为方位角粗略估计值，记为

步骤7.在相位差样本库中选取方位角为步骤6中的方位角粗略估计值、俯仰角不同时的所有相位差向量样本；

步骤8.将实测相位差向量

与步骤7所有选出的相位差向量样本求相似度；

步骤9.选出步骤8中相似度最大的相位差向量样本所对应的俯仰角、方位角作为俯仰角、方位角粗略估计值，记为

步骤10.根据步骤9所获得的俯仰角、方位角粗略估计值，选取由俯仰角为

方位角为

时，(2M+1)·(2N+1)种组合入射方向下的相位差向量样本构成新的样本库，其中2M+1<Q，2N+1<P，其中，Q为按照一定的角度间隔Δθ₀将俯仰角测量范围进行划分，划分后所获得的离散俯仰角个数；P为按照一定的角度间隔

将方位角测量范围进行划分，划分后所获得的离散方位角个数；

步骤11.将实测相位差向量

与步骤10的新样本库中的向量样本分别求相似度，选取最大相似度对应的入射角作为俯仰角和方位角的估计值

更进一步地，上述步骤1中的方位角增量

其中k为不大于1的正常数，d为所选基线的长度，λ_min为入射信号所在频段的最小波长。

更进一步地，上述步骤3中对实测相位差增量

进行解模糊的方法具体为：当Δφ′_i大于π时减2π，当Δφ′_i小于-π时加2π，使得Δφ′_i在-π和π之间，即可得到方位角增量

对应的无模糊的实测相位差增量向量

更进一步地，上述步骤5中求相似度的相似度函数为

$R_1\left(i\right)=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\widetilde{\mathrm{\&Phi;}}}_0\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&Phi;}}^T\left(i\right)}{\sqrt{\mathrm{\&Delta;}{\widetilde{\mathrm{\&Phi;}}}_0\mathrm{\&Delta;}{{\widetilde{\mathrm{\&Phi;}}}_0}^T}\sqrt{\mathrm{\&Delta;\&Phi;}\left(i\right)\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&Phi;}}^T\left(i\right)}}i=\mathrm{1,2},...,P$

其中，DΦ(i)为相位差增量样本库中的第i个相位差增量向量样本，P为按照一定角度间隔将方位角测量范围进行划分，划分后所获得的离散方位角的个数；[·]^T代表转置运算。

更进一步地，上述步骤8中求相似度的相似度函数

$R_2\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}[1-\cos ({\mathrm{\&phi;}}_{1k}^{\&prime;}-{\mathrm{\&phi;}}_k\left(i\right))]i=\mathrm{1,2},...,Q$

其中，φ_k(i)代表第i个相位差向量样本Φ(i)的第K个元素，K为相位差向量的维数，Q为按照一定的角度间隔划分俯仰角测量范围所获得的离散俯仰角的个数。

通过采用以上的技术方案，本发明提出的技术方案有如下有益效果：，通过本发明测向***可在宽频率范围内实现快速、高精度测向。基本不会影响最终的测向精度，相对于标准相关干涉仪运算量具有较大优势，本发明的基于相位差增量的相关干涉仪测向方法基本能达到标准相关干涉仪的测向精度。

附图说明

图1为M元均匀圆阵模型。

图2为某仿真场景下方位角-俯仰角-相关系数关系图。

图3为小半径波长比时，标准相关干涉仪方法、传统维度拆分方法与本发明的改进算法方法的方位角测角精度比较。

图4为小半径波长比时，标准相关干涉仪方法、传统维度拆分方法与本发明的改进算法方法的俯仰角测角精度比较。

图5为大半径波长比时，标准相关干涉仪方法、传统维度拆分方法与本发明的改进算法方法的方位角测角精度比较。

图6为大半径波长比时，标准相关干涉仪方法、传统维度拆分方法与本发明的改进算法方法的俯仰角测角精度比较。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明。

为后文描述方便，首先进行如下定义：

相关干涉仪：相关干涉仪是一种通过将实测向量与已有的样本库中向量样本进行求相似度运算，选择出样本库中相似度最高的样本所对应的信号到达方向作为入射方向的测向设备。

相位差样本库：相位差样本库是在进行实际入射角度测量前，对各离散的入射频率、入射方位角、入射俯仰角下***所测得的相位差向量进行有序排列，所获得的一个向量库。

相位差增量（Δφ_i）：相位差增量是一定方位角改变量所对应的同一基线相位差的改变值。

相位差增量样本库：相位差增量样本库是在一定的方位角改变量下，对各离散的入射频率、入射方位角、入射俯仰角下理论计算得到的相位差增量向量进行有序排列，所获得的一个向量库。

相似度函数：相似度函数是用于定量地描述两个向量之间类似程度的映射关系。该映射的输入为待求相似度的两个向量，输出为相似程度。

本发明公开了一种基于相位差增量的相关干涉仪测向方法，其具体包括以下步骤。

步骤1选定一个转台的位置作为基准点，比如以转台的初始位置为基准点，就将转台复位到初始位置，根据阵元半径和入射信号所在频段确定可以确定方位角增量

比如设定

其中k为不大于1的正常数，d为所选基线的长度，λ_min为入射信号所在频段的最小波长。所选基线长度m,n为阵元编号，如7阵元长基线

基线长度公式为本领域的常用公式，在此不再赘述。

步骤2.先计算所选取的各基线实测相位差φ′_1i,i,i=1,2,…K,K，其中k为所选取基线数目，得到实测相位差向量

然后旋转转台

度，再次计算所选取的各基线实测相位差φ′_2i,i=1,2,…K,K，得到实测相位差向量

接着，计算方位角度增量

所对应的实测相位差Δφ′_i=φ′_2i-φ′_1i,i=1,2,…K,K，得实测相位差增量向量

最后可以把转台复位到初始位置以准备下次测向。

步骤3.对获得的各基线的实测相位差增量进行解模糊，得到无模糊的实测相位差增量向量例如当Δφ′_i大于π时需要减2π，当Δφ′_i小于-π时需要加2π，即可得到方位角增量

对应的无模糊的实测相位差增量向量

步骤4.在0至90度中任意选取固定的俯仰角值，比如35度，在相位差增量样本库中选出俯仰角为该角度、方位角不同时的所有相位差增量向量样本。

步骤5.将步骤3中得到的无模糊的实测相位差增量向量

与步骤4选出的相位差增量向量样本求相似度。其中的相似度函数可以为相关系数计算函数

$R_1\left(i\right)=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\widetilde{\mathrm{\&Phi;}}}_0\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&Phi;}}^T\left(i\right)}{\sqrt{\mathrm{\&Delta;}{\widetilde{\mathrm{\&Phi;}}}_0\mathrm{\&Delta;}{{\widetilde{\mathrm{\&Phi;}}}_0}^T}\sqrt{\mathrm{\&Delta;\&Phi;}\left(i\right)\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&Phi;}}^T\left(i\right)}}i=\mathrm{1,2},...,P---\left(1\right)$

其中，ΔΦ(i)为相位差增量样本库中的第i个相位差增量向量样本，P为按照一定角度间隔

将方位角测量范围进行划分，划分后所获得的离散方位角点数，比如

为1度或者5度等值，就是将测量范围为360度的方位角分别划分为360个或者72个离散的方位角点数；[·]T代表转置运算。

步骤6.选出步骤5中相似度最大的相位差增量向量样本所对应的方位角作为方位角粗略估计值，记为

步骤7.在相位差样本库中选取方位角为步骤6所测出角度、俯仰角不同时的所有相位差向量样本。

步骤8.将实测相位差向量

与步骤7所有选出的相位差向量样本求相似度，其中的相似度函数可以为

$R_2\left(i\right)=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}[1-\cos ({\mathrm{\&phi;}}_{1k}^{\&prime;}-{\mathrm{\&phi;}}_k\left(i\right))]i=\mathrm{1,2},...,Q---\left(2\right)$

其中，φ_k(i)代表第i个相位差向量样本Φ(i)的第k个元素，Q为按照一定的角度间隔Δθ₀划分俯仰角测量范围所获得的离散俯仰角点数。俯仰角的划分与方位角的划分方式类似。步骤2中的K表示相位差向量Φ(i)中含有的元素个数，如7元阵K=7。步骤8中的的k则相当于步骤2中的i,表示向量中的第k个元素,k取1,2,3,…,7，K为相位差向量的维数。

步骤9.选出步骤8中相似度最大的相位差向量样本所对应的俯仰角、方位角作为俯仰角、方位角粗略估计值，记为

此步骤中的

和步骤6中的

是相同的，都是方位角的粗略估计值。

步骤10.根据步骤9所获得的俯仰角、方位角粗略估计值，选取由俯仰角为

方位角为

时，例如M、N为小于35的正整数，比如M=30，N=10，即存在(2M+1)·(2N+1)种组合入射方向下的相位差向量样本，将(2M+1)·(2N+1)种组合入射方向下的相位差向量样本构成新的样本库，其中2M+1<Q，2N+1<P。

步骤11.将实测相位差向量

与步骤10新样本库中的向量样本分别求相似度，其中相似度函数可以为R₂(i),i=1,2,…L,(2M+1)·(2N+1)，选取最大相似度对应的入射角作为俯仰角和方位角的估计值

上述步骤中，步骤8和步骤11中选择利用相位差向量与其样本库进行相关而不是相位差增量

和相位差增量样本库求解最终的方位角与俯仰角，是因为相位差φi比Δφ_i的等效半径波长比大，实测值

比

受噪声的影响要大，因而利用

与Φ(i)得到的俯仰角、方位角的测向精度高；由于相位差样本库是以转台初始位置为参考坐标建立的，因而相关时用而不是

本发明的工作原理是：

考虑如图1所示的M元均匀圆阵，

圆阵半径为R，以圆心作为参考点。对于入射方向为的远场信号，载波频率为f₀，波长为λ=c/f₀，其中，c为光速，则第m个阵元相对于参考点的相位为

于是,第n个阵元与第m(≠n)个阵元之间的相位差可表示为

其中，

为m,n阵元间的基线长度。

假设相位差向量由K个相位差构成，即Φ=[φ₁,φ₂,…,φ_i,…,φ_K]，其中i代表第i种两阵元序号组合方式，记为(m_i,n_i)，φ_i于是代表第n_i个阵元与第m_i(≠n_i)个阵元之间的相位差；由式(4)知，全方位测向，相位差φ_m,n无模糊的条件为

以M=7为例进行分析，选取7根长基线(03,14,25,36,40,51,62)用来测向时，式(5)中 $d_{\mathrm{mn}}=2R\sin \frac{3\mathrm{\&pi;}}{7},$ 即基线相位差无模糊条件为 $\frac{R}{\mathrm{\&pi;}}\&le;0.2564.$

转动转台

角度后对应的基线相位差增量为

相位差增量向量ΔΦ=[Δφ₁,Δφ₂,L,Δφ_i,…,Δφ_K]，Δφ_i于是代表第n_i个阵元与第m_i(≠n_i)个阵元之间的相位差在入射方位角增加

时的改变值。观察式(6)，记

则有

全方位测向时，相位差增量Δφ_m,n无模糊条件为

当M=7时，

相位差增量无模糊条件为

即

当式(5)相位差无模糊条件不成立时，只要选择满足式（8）的

即可保证相位差增量无模糊。值得注意的是，式（8）只能保证以式（6）构建的相位差增量样本库即理论值Δφ_i在区间[-π,π]内，而相位差增量实测值

即实测值可能存在模糊。如理论值φ_1i=1.7π，φ_2i=0.8π，Δφ_i=φ_2i-φ_1i=-0.9π，实测值φ′_1i=-0.3π，φ′_2i=0.8π，Δφ′_i=φ′_2i-φ′_1i=1.1π，可见Δφ_i=Δφ′_i-2π。易知，无噪声时

由式（9）知，[-π,π]是相位差增量实测值Δφ′_i的无模糊区间，即当Δφ′_i落在[-π,π]上时，不用解模糊处理，否则在步骤3中就要进行解模糊处理。

实际测向中，由于存在噪声影响，步骤3中解模糊可能会出现边界问题，即当Δφ′_i在π或-π附近时，噪声可能使其取值从一侧跳到另一侧，如果再根据式（9）进行模糊处理就会出现错误。假设Δφ′_i本在无模糊区间[-π,π]内且接近π或-π，如0.9π，而噪声使所测得的Δφ′_i为1.05π，那么步骤3中进行解模糊处理后得到

的最终值为-0.95π，显然这是错误的。为了解决此问题，我们可以把式（8）右侧的π减小到kπ(k≤1)，如取0.8π，即无模糊区间为[-0.8π,0.8π]，然后确定的取值。

比较式(7)与式(4)，相位差增量Δφ_m,n可以视为半径为R'的阵列的基线相位差，由此可见，利用式(6)可避免式(4)高频段测向时的相位模糊问题，因而步骤5中可以利用式(1)进行相关求解初测方位角，此处体现了虚拟阵列变换（见文献：基于虚拟阵列变换的干涉仪测向算法，吴奉微，程婷，贾可新，何子述；2012，34（3）：Page(s)：42-46）的思想。由于虚拟阵列的等效半径波长比变小，因而利用虚拟阵列基线相位差即相位差增量获得的俯仰角、方位角初略估计值

的偏差会增大，但是步骤7～11是利用原始阵列基线相位差获得最终的俯仰角、方位角估计值，因此基本不会影响最终的测向精度。

现考虑入射角度为

的入射信号，当

与由式（6）理论计算得到的相位差增量样本库中

和对应的样本

和的相似度采用相关系数时，则

观察式（6），可见

将式（12）代入式（11），从而可得

由于俯仰角取值范围为0～90度，因此，

从而

即实测相位差增量向量和样本库中同一方位角、不同俯仰角对应的样本的相关系数是相同的，该相关系数的取值仅与方位角有关，因此通过固定俯仰角，对相位差增量样本库进行一维搜索就可以得到初测方位角。图2给出了半径为1米、入射信号频率为70MHz、入射角度为(103°,42°)时，7元均匀圆阵的实测增量相位差向量与相位差增量样本库中样本的相关系数随着方位角俯仰角变化的情况。

获得初测方位角后，就可以将实测相位差向量与相位差样本库中方位角等于估计值的所有样本求相似度，该相似度计算函数必须对俯仰角敏感，如式（2），找使得相似度最高的样本所对应的俯仰角作为俯仰角的粗略估计值。最后以该方位、俯仰角对为中心，选择其附近的几个方位角、俯仰角对，构成一个新的小样本库。将实测相位差与该新样本库中的样本求相似度，通过小范围的二维搜索寻找相似度最高的样本对应的方位角和俯仰角值。当来波信号频率较大时，由于样本库随方位角、俯仰角变化较快，初测方位角、俯仰角小的偏差可能会导致步骤7，10中提取的样本库中的各样本与真实样本之间存在较大的偏差，使最终的测向误差较大。为了减小初略估计值偏差带来的影响，步骤10中应该适当选取稍大点的M,N。

可以看到，若样本库中方位角的测角范围以Δθ₀离散成P个值，俯仰角的测角范围以离散成Q个值，那么传统的相关干涉仪二维测向方法中的二维搜索量为P×Q次式（2）运算，传统维度拆分算法主要搜索量缩小为P次式（1）运算和Q+(2M+1)·(2N+1)次式（2）运算，其中式（1）运算时间要小于式（2）运算时间，算法运行时间大幅缩短。改进算法由于在步骤10中要适当增大M,N，其运算量会增加，但相对于标准相关干涉仪运算量还是具有较大优势。

下面具体举例说明本发明的的效果：

考虑一个7元均匀圆阵，阵列直径为1米。信号源为单频信号，入射频率分别为30MHz、750MHz，入射方位角和俯仰角分别为153°和45°。生成样本库时，方位角测量范围为[0°,359°]，俯仰角测量范围为[0°,90°]，方位角和俯仰角的离散间隔都为1度。的取值由式（8）确定，在信噪比从0dB变化到50dB的条件下，给出了相关干涉仪测向方法、传统维度拆分测向方法与本发明的基于相位差增量的方法获得的方位角和俯仰角测角标准差，其中每个信噪比下进行2000次蒙特卡洛实验。

图3,4所示为小半径波长比时（对应入射频率30MHz），即相位差未出现模糊时，相关干涉仪测向方法、传统维度拆分测向方法与本发明方法所获得的方位角、俯仰角测量标准差的比较。从图3,4中可知三者的测向精度基本完全一致，由于本发明方法求解初测方位角时所用的相位差增量的等效半径波长比大于原波长比，因而在低信噪比时测向精度略好。

图5,6所示为大半径波长比时（对应入射频率为750MHz），即相位差出现模糊时，相关干涉仪测向方法、传统维度拆分测向方法与本发明方法所获得的方位角、俯仰角测量标准差的比较。从图5,6中可见，此时传统维度拆分方法由于相位模糊而导致无法正确测向，本发明的方法基本能达到标准相关干涉仪的测向精度，低信噪比时俯仰角的测向精度比标准相关干涉仪稍差。

为了说明本发明所提出的改进方法的***运算量相对于标准相关干涉仪能够减少，在CPU为Celeron G530，主频2.40GHz的计算机平台上，用C语言程序实现测向方法，统计10000次仿真下的平均测向时间。当方位角测量范围为[0°,359°]，俯仰角测量范围为[0°,90°]，方位角和俯仰角的离散间隔都为1度时，两方法的运行时间比较如表1所示。其中，步骤10中取M=30，N=10，此时测向精度基本能到达标准相关干涉仪的测向精度。

表1方法运行时间比较

方法	标准相关测向方法	本发明的方法
			测向耗时（ms）	22.3599	0.9664
加速比	23.14	/

上述表格中的测向时间加速比与测向范围和样本离散间隔有关，减小测向范围或增大样本离散间隔，加速比将减小。

这里已经通过具体的实施例子对本发明进行了详细描述，提供上述实施例的描述为了使本领域的技术人员制造或适用本发明，这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是容易理解的。本发明并不限于这些例子，或其中的某些方面。本发明的范围通过附加的权利要求进行详细说明。

上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于相位差增量的相关干涉仪测向方法，其具体包含以下步骤：

步骤1.选定转台的一个位置作为基准点，确定方位角增量                                                

；

步骤2.计算所选取的k个基线的实测相位差

，得到实测相位差向量

；旋转转台后，再次得到实测相位差向量；计算方位角增量

所对应的实测相位差增量

，得到实测相位差增量向量

；

步骤3.对获得的各基线的实测相位差增量

进行解模糊，得到无模糊的实测相位差增量向量

；

步骤4.在相位差增量样本库中选出俯仰角为固定角度、方位角不同时的所有相位差增量向量样本；

步骤5.将步骤3中得到的无模糊的实测相位差增量向量

与步骤4选出的相位差增量向量样本求相似度；

步骤6.选出步骤5中相似度最大的相位差增量向量样本所对应的方位角作为方位角粗略估计值，记为

；

步骤7.在相位差样本库中选取方位角为步骤6中的方位角粗略估计值、俯仰角不同时的所有相位差向量样本；

步骤8.将实测相位差向量

与步骤7所有选出的相位差向量样本求相似度；

步骤9.选出步骤8中相似度最大的相位差向量样本所对应的俯仰角、方位角作为俯仰角、方位角粗略估计值，记为；

步骤10.根据步骤9所获得的俯仰角、方位角粗略估计值，选取由俯仰角为，方位角为

时，

种组合入射方向下的相位差向量样本构成新的样本库，其中

，

，

为按照一定的角度间隔

将俯仰角测量范围进行划分，划分后所获得的离散俯仰角个数；

为按照一定的角度间隔

将方位角测量范围进行划分，划分后所获得的离散方位角个数；

步骤11.将实测相位差向量

与步骤10的新样本库中的向量样本分别求相似度，选取最大相似度对应的入射角作为俯仰角和方位角的估计值。

2.如权利要求1所述的基于相位差增量的相关干涉仪测向方法，其特征在于所述步骤1中的方位角增量

；其中

为不大于1的正常数，

为所选基线的长度，为入射信号所在频段的最小波长。

3.如权利要求2所述的基于相位差增量的相关干涉仪测向方法，其特征在于所述步骤3中对实测相位差增量

进行解模糊的方法具体为：当

大于

时减，当

小于-时加

，使得

在-

和

之间，即得到方位角增量

对应的无模糊的实测相位差增量向量

。

4.如权利要求3所述的基于相位差增量的相关干涉仪测向方法，其特征在于所述步骤5中求相似度的相似度函数为

其中，

为相位差增量样本库中的第

个相位差增量向量样本，

为按照一定角度间隔将方位角测量范围进行划分，划分后所获得的离散方位角的个数；

代表转置运算。

5.如权利要求4所述的基于相位差增量的相关干涉仪测向方法，其特征在于所述步骤8中求相似度的相似度函数

   

其中，

代表第i个相位差向量样本的第

个元素，为相位差向量的维数，

为按照一定的角度间隔划分俯仰角测量范围所获得的离散俯仰角的个数。

6.如权利要求5所述的基于相位差增量的相关干涉仪测向方法，其特征在于所述步骤1中的基准点为转台的初始位置。

7.如权利要求6所述的基于相位差增量的相关干涉仪测向方法，其特征在于所述所述方法还包括：测向完成后将转台复位到初始位置以准备下次测向。

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