一种基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法及装置转让专利

申请号 : CN201810118224.0

文献号 : CN108398670B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 胡德秀刘智鑫赵拥军黄洁赵勇胜刘成城刘桢

申请人 : 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学

摘要 :

本发明涉及一种基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法及装置,该测向方法包括:建立旋转干涉仪的数学模型,并根据该数学模型,确定脉冲信号重复频率的边界;判断脉冲信号是否满足脉冲重复频率的边界不等式,若不满足边界不等式,则判定为低重频脉冲,并进行低重频脉冲测向;若满足边界不等式,则判定为高重频脉冲,并进行高重频脉冲测向。本发明通过计算非连续脉冲信号重复频率的边界,可以判断出脉冲信号是否为低重频脉冲,若为低重频脉冲,则根据两个在先的脉冲信号计算出无模糊区间集合,然后再采用在后的脉冲信号对该无模糊区间集合中的元素进行筛选,进而得到高精度的方位、俯仰角估计,有效提高了测向结果的准确性。

权利要求 :

1.一种基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法,其特征在于,步骤如下:建立旋转干涉仪的数学模型,并根据该数学模型,确定脉冲信号重复频率的边界;

判断脉冲信号是否满足脉冲重复频率的边界不等式,若不满足边界不等式,则判定为低重频脉冲,并进行低重频脉冲测向;若满足边界不等式,则判定为高重频脉冲,并进行高重频脉冲测向;

其中,进行低重频脉冲的测向过程如下:

获取两个脉冲到达时分别对应的旋转干涉仪所在的方位角以及模糊相位差,并绘制出对应所有的等相位差曲线;

求解两个脉冲所对应的等相位差曲线的交点,并计算每个交点对应的无模糊区间集合;

当后续的若干个脉冲到达时,获取对应旋转干涉仪所在的方位角以及模糊相位差,并绘制出所有的等相位差曲线;

对于无模糊区间集合中的每一个区间,依次判断后续脉冲所对应的等相位差曲线是否穿过该区间;若穿过该区间,则保留该区间,否则在无模糊区间集合中剔除该区间,直至无模糊区间集合中只剩下一个区间;

对最终获取的无模糊区间集合进行去模糊处理得到无模糊方程,根据该无模糊方程得到方位和仰俯角估计值,实现低重频脉冲测向。

2.根据权利要求1所述的基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法,其特征在于,建立旋转干涉仪的数学模型的步骤包括:以旋转干涉仪的中心作为坐标原点,以旋转干涉仪基线初始时刻所在方向为x轴方向,以初始基线的法线方向为y轴方向,得到xoy旋转平面,以垂直于xoy旋转平面的方向为z轴方向;

根据旋转干涉仪的旋转角速率、基线长度、方位角和仰角,计算旋转干涉仪两个天线在空间的位置矢量以及目标矢量;

结合脉冲信号在旋转干涉仪两个天线上所形成的时延,计算旋转干涉仪两个通道之间的相位差。

3.根据权利要求2所述的基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法,其特征在于,确定脉冲信号重复频率的边界时,根据旋转干涉仪的两个通道之间的相位差,采用差分解模糊的方式去除模糊,得到脉冲重复频率的边界不等式,其对应的数学表达式为:其中,F为非连续脉冲重复频率,d为旋转干涉仪的基线长度,wr为旋转干涉仪的旋转角速率,λ为非连续脉冲的波长。

4.根据权利要求3所述的基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法,其特征在于,无模糊方程的数学表达式为:其中,φ=[φ1,φ2,...,φN]T表示N个脉冲在每个脉冲采样时间内旋转干涉仪在当前位置的无模糊相位差,εi表示第i个脉冲到达时旋转干涉仪所在的方位角,ε=[ε1,ε2,...,TεN]表示这N个方位角组成的向量,表示旋转干涉仪的俯仰角,θ表示目标所在的方位角,β表示通道之间的不一致相位,ν=[ν1,ν2,...,νN]T表示相位差的测量误差。

5.根据权利要求4所述的基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法,其特征在于,还包括采用最小二乘法对无模糊方程进行处理以减小通道之间的不一致相位和相位差的测量误差对方位和仰俯角估计值的影响。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法,其特征在于,进行高重频脉冲的测向过程如下:根据在脉冲观测时间内收到的N个脉冲,求取对应的相位差序列;

对相位差序列进行解模糊处理,得到无模糊相位差序列;

将无模糊相位差序列中的相位差按照三角函数形式变化,得到方位和仰俯角估计值,实现高重频脉冲测向。

7.根据权利要求6所述的基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法,其特征在于,采用差分方法对相位差序列进行解模糊处理,得到无模糊相位差序列。

8.一种基于旋转干涉仪的脉冲信号测向装置,其特征在于,包括处理器和存储器,所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法:建立旋转干涉仪的数学模型,并根据该数学模型,确定脉冲信号重复频率的边界;

判断脉冲信号是否满足脉冲重复频率的边界不等式,若不满足边界不等式,则判定为低重频脉冲,并进行低重频脉冲测向;若满足边界不等式,则判定为高重频脉冲,并进行高重频脉冲测向;

其中,进行低重频脉冲的测向过程如下:

获取两个脉冲到达时分别对应的旋转干涉仪所在的方位角以及模糊相位差,并绘制出对应所有的等相位差曲线;

求解两个脉冲所对应的等相位差曲线的交点,并计算每个交点对应的无模糊区间集合;

当后续的若干个脉冲到达时,获取对应旋转干涉仪所在的方位角以及模糊相位差,并绘制出所有的等相位差曲线;

对于无模糊区间集合中的每一个区间,依次判断后续脉冲所对应的等相位差曲线是否穿过该区间;若穿过该区间,则保留该区间,否则在无模糊区间集合中剔除该区间,直至无模糊区间集合中只剩下一个区间;

对最终获取的无模糊区间集合进行去模糊处理得到无模糊方程,根据该无模糊方程得到方位和仰俯角估计值,实现低重频脉冲测向。

9.根据权利要求8所述的基于旋转干涉仪的脉冲信号测向装置,其特征在于,建立旋转干涉仪的数学模型的步骤包括:以旋转干涉仪的中心作为坐标原点,以旋转干涉仪基线初始时刻所在方向为x轴方向,以初始基线的法线方向为y轴方向,得到xoy旋转平面,以垂直于xoy旋转平面的方向为z轴方向;

根据旋转干涉仪的旋转角速率、基线长度、方位角和仰角,计算旋转干涉仪两个天线在空间的位置矢量以及目标矢量;

结合脉冲信号在旋转干涉仪两个天线上所形成的时延,计算旋转干涉仪两个通道之间的相位差。

10.根据权利要求9所述的基于旋转干涉仪的脉冲信号测向装置,其特征在于,确定脉冲信号重复频率的边界时,根据旋转干涉仪的两个通道之间的相位差,采用差分解模糊的方式去除模糊,得到脉冲重复频率的边界不等式,其对应的数学表达式为:其中,F为非连续脉冲重复频率,d为旋转干涉仪的基线长度,wr为旋转干涉仪的旋转角速率,λ为非连续脉冲的波长。

11.根据权利要求10所述的基于旋转干涉仪的脉冲信号测向装置,其特征在于,无模糊方程的数学表达式为:T

其中,φ=[φ1,φ2,...,φN]表示N个脉冲在每个脉冲采样时间内旋转干涉仪在当前位置的无模糊相位差,εi表示第i个脉冲到达时旋转干涉仪所在的方位角,ε=[ε1,ε2,...,εN]T表示这N个方位角组成的向量,表示旋转干涉仪的俯仰角,θ表示目标所在的方位角,β表示通道之间的不一致相位,ν=[ν1,ν2,...,νN]T表示相位差的测量误差。

12.根据权利要求11所述的基于旋转干涉仪的脉冲信号测向装置,其特征在于,还包括采用最小二乘法对无模糊方程进行处理以减小通道之间的不一致相位和相位差的测量误差对方位和仰俯角估计值的影响。

13.根据权利要求8-12中任一项所述的基于旋转干涉仪的脉冲信号测向装置,其特征在于,进行高重频脉冲的测向过程如下:根据在脉冲观测时间内收到的N个脉冲,求取对应的相位差序列;

对相位差序列进行解模糊处理,得到无模糊相位差序列;

将无模糊相位差序列中的相位差按照三角函数形式变化,得到方位和仰俯角估计值,实现高重频脉冲测向。

14.根据权利要求13所述的基于旋转干涉仪的脉冲信号测向装置,其特征在于,采用差分方法对相位差序列进行解模糊处理,得到无模糊相位差序列。

说明书 :

一种基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法及装置,属于辐射源信号的无源测向技术领域。

背景技术

[0002] 对辐射源信号的无源测向在电子侦察、无线电管理以及通信中都有着重要的应用。近年来,高分辨测向技术得到了长足的发展,受到了国内外不少学者的广泛关注,并且针对测向技术进行了专门研究并提出了一些行之有效的方法。
[0003] 典型的测向系统通常由多个通道组成,应用MUSIC、ESPRIT、ML等算法,以获得较高的精度和分辨力。然而,如此之多的通道数也给系统的体积、重量、功耗以及后端信号处理提出了苛刻的要求,不便于在便携系统上实现。另一种典型的测向系统是干涉仪,由于其仅需少量的通道,实现简单而得到广泛的应用。然而,干涉仪的测向精度和解模糊条件存在矛盾,更高的测向精度需要更长的基线长度,但同时也会出现模糊问题。
[0004] 近年来,学者提出了利用旋转干涉仪的方式对目标辐射源进行高精度测向。旋转干涉仪在转动的过程中,可以等效为多个基线长度对目标进行测向,因而容易实现解模糊,从而在长基线条件下,保证了对目标方位的测量精度。然而,现有方法都是针对连续时间信号给出的,对于通信信号的定位能够达到较好的效果。当入射信号是非连续的脉冲信号时,如对于脉冲雷达信号,目前现有方法通常不考虑脉冲信号的重频情况,测向效果较差。因此针对脉冲雷达信号,如何实现精确测向,是我们亟需解决的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法及装置,用于解决不考虑脉冲信号的重频情况,测向效果较差的问题。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明提供了一种基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法,包括以下方案:
[0007] 方法方案一:步骤如下:
[0008] 建立旋转干涉仪的数学模型,并根据该数学模型,确定脉冲信号重复频率的边界;
[0009] 判断脉冲信号是否满足脉冲重复频率的边界不等式,若不满足边界不等式,则判定为低重频脉冲,并进行低重频脉冲测向;若满足边界不等式,则判定为高重频脉冲,并进行高重频脉冲测向;
[0010] 其中,进行低重频脉冲的测向过程如下:
[0011] 获取两个脉冲到达时分别对应的旋转干涉仪所在的方位角以及模糊相位差,并绘制出对应所有的等相位差曲线;
[0012] 求解两个脉冲所对应的等相位差曲线的交点,并计算每个交点对应的无模糊区间集合;
[0013] 当后续的若干个脉冲到达时,获取对应旋转干涉仪所在的方位角以及模糊相位差,并绘制出所有的等相位差曲线;
[0014] 对于无模糊区间集合中的每一个区间,依次判断后续脉冲所对应的等相位差曲线是否穿过该区间;若穿过该区间,则保留该区间,否则在无模糊区间集合中剔除该区间,直至无模糊区间集合中只剩下一个区间;
[0015] 对最终获取的无模糊区间集合进行去模糊处理得到无模糊方程,根据该无模糊方程得到方位和仰俯角估计值,实现低重频脉冲测向。
[0016] 方法方案二:在方法方案一的基础上,建立旋转干涉仪的数学模型的步骤包括:
[0017] 以旋转干涉仪的中心作为坐标原点,以旋转干涉仪基线初始时刻所在方向为x轴方向,以初始基线的法线方向为y轴方向,得到xoy旋转平面,以垂直于xoy旋转平面的方向为z轴方向;
[0018] 根据旋转干涉仪的旋转角速率、基线长度、方位角和仰角,计算旋转干涉仪两个天线在空间的位置矢量以及目标矢量;
[0019] 结合脉冲信号在旋转干涉仪两个天线上所形成的时延,计算旋转干涉仪两个通道之间的相位差。
[0020] 方法方案三:在方法方案二的基础上,确定脉冲信号重复频率的边界时,根据旋转干涉仪的两个通道之间的相位差,采用差分解模糊的方式去除模糊,得到脉冲重复频率的边界不等式,其对应的数学表达式为:
[0021]
[0022] 其中,F为非连续脉冲重复频率,d为旋转干涉仪的基线长度,wr为旋转干涉仪的旋转角速率,λ为非连续脉冲的波长。
[0023] 方法方案四:在方法方案三的基础上,无模糊方程的数学表达式为:
[0024]
[0025] 其中,φ=[φ1,φ2,...,φN]T表示N个脉冲在每个脉冲采样时间内旋转干涉仪在当前位置的无模糊相位差,εi表示第i个脉冲到达时旋转干涉仪所在的方位角,ε=[ε1,ε2,...,εN]T表示这N个方位角组成的向量,表示旋转干涉仪的俯仰角,θ表示目标所在的T方位角,β表示通道之间的不一致相位,ν=[ν1,ν2,...,νN]表示相位差的测量误差。
[0026] 方法方案五:在方法方案四的基础上,还包括采用最小二乘法对无模糊方程进行处理以减小通道之间的不一致相位和相位差的测量误差对方位和仰俯角估计值的影响。
[0027] 方法方案六:在方法方案一、二、三、四或五的基础上,进行高重频脉冲的测向过程如下:
[0028] 根据在脉冲观测时间内收到的N个脉冲,求取对应的相位差序列;
[0029] 对相位差序列进行解模糊处理,得到无模糊相位差序列;
[0030] 将无模糊相位差序列中的相位差按照三角函数形式变化,得到方位和仰俯角估计值,实现高重频脉冲测向。
[0031] 方法方案七:在方法方案六的基础上,采用差分方法对相位差序列进行解模糊处理,得到无模糊相位差序列。
[0032] 本发明还提供了一种基于旋转干涉仪的脉冲信号测向装置,包括以下方案:
[0033] 装置方案一:包括处理器和存储器,所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法:
[0034] 建立旋转干涉仪的数学模型,并根据该数学模型,确定脉冲信号重复频率的边界;
[0035] 判断脉冲信号是否满足脉冲重复频率的边界不等式,若不满足边界不等式,则判定为低重频脉冲,并进行低重频脉冲测向;若满足边界不等式,则判定为高重频脉冲,并进行高重频脉冲测向;
[0036] 其中,进行低重频脉冲的测向过程如下:
[0037] 获取两个脉冲到达时分别对应的旋转干涉仪所在的方位角以及模糊相位差,并绘制出对应所有的等相位差曲线;
[0038] 求解两个脉冲所对应的等相位差曲线的交点,并计算每个交点对应的无模糊区间集合;
[0039] 当后续的若干个脉冲到达时,获取对应旋转干涉仪所在的方位角以及模糊相位差,并绘制出所有的等相位差曲线;
[0040] 对于无模糊区间集合中的每一个区间,依次判断后续脉冲所对应的等相位差曲线是否穿过该区间;若穿过该区间,则保留该区间,否则在无模糊区间集合中剔除该区间,直至无模糊区间集合中只剩下一个区间;
[0041] 对最终获取的无模糊区间集合进行去模糊处理得到无模糊方程,根据该无模糊方程得到方位和仰俯角估计值,实现低重频脉冲测向。
[0042] 装置方案二:在装置方案一的基础上,建立旋转干涉仪的数学模型的步骤包括:
[0043] 以旋转干涉仪的中心作为坐标原点,以旋转干涉仪基线初始时刻所在方向为x轴方向,以初始基线的法线方向为y轴方向,得到xoy旋转平面,以垂直于xoy旋转平面的方向为z轴方向;
[0044] 根据旋转干涉仪的旋转角速率、基线长度、方位角和仰角,计算旋转干涉仪两个天线在空间的位置矢量以及目标矢量;
[0045] 结合脉冲信号在旋转干涉仪两个天线上所形成的时延,计算旋转干涉仪两个通道之间的相位差。
[0046] 装置方案三:在装置方案二的基础上,确定脉冲信号重复频率的边界时,根据旋转干涉仪的两个通道之间的相位差,采用差分解模糊的方式去除模糊,得到脉冲重复频率的边界不等式,其对应的数学表达式为:
[0047]
[0048] 其中,F为非连续脉冲重复频率,d为旋转干涉仪的基线长度,wr为旋转干涉仪的旋转角速率,λ为非连续脉冲的波长。
[0049] 装置方案四:在装置方案三的基础上,无模糊方程的数学表达式为:
[0050]
[0051] 其中,φ=[φ1,φ2,...,φN]T表示N个脉冲在每个脉冲采样时间内旋转干涉仪在当前位置的无模糊相位差,εi表示第i个脉冲到达时旋转干涉仪所在的方位角,ε=[ε1,Tε2,...,εN]表示这N个方位角组成的向量,表示旋转干涉仪的俯仰角,θ表示目标所在的T
方位角,β表示通道之间的不一致相位,ν=[ν1,ν2,...,νN]表示相位差的测量误差。
[0052] 装置方案五:在装置方案四的基础上,还包括采用最小二乘法对无模糊方程进行处理以减小通道之间的不一致相位和相位差的测量误差对方位和仰俯角估计值的影响。
[0053] 装置方案六:在装置方案一、二、三、四或五的基础上,进行高重频脉冲的测向过程如下:
[0054] 根据在脉冲观测时间内收到的N个脉冲,求取对应的相位差序列;
[0055] 对相位差序列进行解模糊处理,得到无模糊相位差序列;
[0056] 将无模糊相位差序列中的相位差按照三角函数形式变化,得到方位和仰俯角估计值,实现高重频脉冲测向。
[0057] 装置方案七:在装置方案六的基础上,采用差分方法对相位差序列进行解模糊处理,得到无模糊相位差序列。
[0058] 本发明的有益效果是:通过计算非连续脉冲信号重复频率的边界,可以判断出脉冲信号是否为低重频脉冲,若为低重频脉冲,则根据两个在先的脉冲信号计算出无模糊区间集合,然后再采用在后的脉冲信号对该无模糊区间集合中的元素进行筛选,进而得到高精度的方位、俯仰角估计,通过对脉冲重频情况进行判断,有效提高了测向结果的准确性。

附图说明

[0059] 图1是基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法的流程示意图;
[0060] 图2是旋转干涉仪的数学模型示意图;
[0061] 图3是相位差与旋转干涉仪方位角对应关系示意图。

具体实施方式

[0062] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
[0063] 本发明提供了一种基于旋转干涉仪的脉冲信号测向装置,该测向装置包括处理器和存储器,该处理器用于处理存储在存储器中的指令以实现一种基于旋转干涉仪的脉冲信号测向方法,该测向方法的流程示意图如图1所示,具体包括以下步骤:
[0064] (1)建立旋转干涉仪的数学模型。
[0065] 其中,旋转干涉仪通常利用两个沿着中心旋转的天线完成测向。建立空间坐标系如图2所示:坐标原点位于旋转干涉仪的中心,以旋转干涉仪基线初始时刻所在方向为x轴方向,以初始基线的法线方向为y轴方向,旋转平面为xoy平面,z轴垂直于xoy平面。设旋转干涉仪的旋转角速率为wr,基线长度为d;入射信号的频率为f,目标所在方位角为θ,俯仰角为 则干涉仪两个天线在空间的位置矢量r1和r2分别表示为:
[0066] r1=[dcos(wrt)/2,dsin(wrt)/2,0]T
[0067] r2=[-dcos(wrt)/2,-dsin(wrt)/2,0]T
[0068] 目标辐射源的方向矢量e表示为:
[0069]
[0070] 则信号在干涉仪两个天线上所形成的时延τ1和τ2分别为:
[0071] τ1=r1Te/c
[0072] τ2=r2Te/c
[0073] 其中,c为光速。
[0074] 由此可知,干涉仪两个通道之间的相位差φ(t)表示为:
[0075]
[0076] 其中,λ为非连续脉冲的波长,β表示通道之间的不一致相位。
[0077] 相位差φ(t)的数学表达式表述了相位差与时间的关系,其对应关系示意图如图3所示。该式也可以表示为相位差与干涉仪在空间不同角度的相位差,即:
[0078]
[0079] 其中,εi表示第i个脉冲到达时旋转干涉仪所在的方位角。在实际的测量中,通过观测不同位置的相位差φi,从而完成方位角和俯仰角的估计,i=0,1,...,N。
[0080] (2)根据旋转干涉仪的数学模型,确定雷达脉冲重复频率的边界。
[0081] 具体的,确定雷达脉冲重复频率的边界的具体过程为:
[0082] 通过差分解模糊的方式去除模糊,得到正确的相位,即:
[0083]
[0084] 也即当旋转干涉仪的空间采样的角度间隔Δε满足:
[0085]
[0086] 当旋转干涉仪相邻的角度间隔满足上式时,可以通过差分解模糊的方式去除系统模糊,也即:
[0087]
[0088] 雷达脉冲的重复频率F需要满足:
[0089]
[0090] (3)利用边界不等式,判断脉冲信号是否满足脉冲重复频率的边界不等式,此时分为两种情况:
[0091] 情况1:当脉冲重复频率不满足边界不等式时,则判定为低重频脉冲。此时,根据旋转干涉仪模型的特点,进行低重频脉冲的测向过程如下:
[0092] 1)当第1个非连续脉冲到达时,旋转干涉仪所在的方位角为ε1,测量得到的模糊相位差为φ*1,绘制出所有可能的等相位差曲线。
[0093] 2)当第2个非连续脉冲到达时,旋转干涉仪所在的方位角为ε2,测量得到的模糊相位差为φ*2,绘制出所有可能的等相位差曲线。求解所有的φ*1和φ*2对应的等相位差曲线的交点,并计算每个交点对应的无模糊区间集合。
[0094] 设交点集为Φ=[χ1,χ2,...,χM],无模糊区间集为Ψ=[ρ1,ρ2,...,ρM],对于这些交点,φ1对应的模糊数分别为n1=[n11,n12,...,n1M],φ2对应的模糊数分别为n2=[n21,n22,...,n2M],其中,M表示交点集中交点的个数,φ*i(i=1,2,…,N)代表有模糊的相位差,φi(i=1,2,…,N)代表无模糊的相位差。
[0095] 当然,作为其他的实施方式,也可以其他任意两个脉冲为基础,求取出对应的无模糊区间集合Ψ。
[0096] 3)当第i(i≥3)个非连续脉冲到达时,旋转干涉仪所在的方位角为εi,测量得到的*模糊相位差为φi,绘制出等相位差曲线。对于无模糊区间集Ψ中的每一个区间ρi,依次判断φ*i的等相位差曲线是否穿过ρi,若是,则保留ρi,若不是,则将ρi从Ψ中剔除。更新无模糊区间集Ψ,更新模糊数。
[0097] 4)依次类推,直到Ψ中元素个数M=1,模糊去除后,得无模糊方程:
[0098]
[0099] 其中,φ=[φ1,φ2,...,φN]T表示N个脉冲在每个脉冲采样时间内旋转干涉仪在当前位置的无模糊相位差,εi表示第i个脉冲到达时旋转干涉仪所在的方位角,ε=[ε1,ε2,...,εN]T表示这N个方位角组成的向量,表示旋转干涉仪的俯仰角,θ表示目标所在的方位角,β表示通道之间的不一致相位,ν=[ν1,ν2,...,νN]T表示相位差的测量误差。
[0100] 利用最小二乘等方法,减小通道之间的不一致相位(系统误差)β以及相位测量误差ν对方位角和俯仰角测量的影响,从而最终得到高精度的方位、俯仰角估计。由于采用最小二乘法对模糊方程进行处理的过程属于现有技术,此处不再赘述。
[0101] 情况2:当脉冲重复频率满足边界不等式时,则判定为高重频脉冲。对于高重频脉冲,在每个脉冲的采样时间内,可认为旋转干涉仪方位不变,因此在每个脉冲周期内,可以用传统的数字干涉仪方法测量得到在该位置的相位差,具体进行高重频脉冲的测向过程如下:
[0102] a)假设在观测时间内收到了N个脉冲,求相位差序列φ*=[φ*1,φ*2,...,φ*N]T。
[0103] 具体的,对于脉冲观测时间内收到的第i个脉冲信号,两通道信号分别进行FFT,得到入射信号频点上的相位差φ*i,相位差序列φ*=[φ*1,φ*2,...,φ*N]T的数学表达式为:
[0104]
[0105] 其中,φ*1,φ*2,...,φ*N表示有模糊的相位差,εi表示第i个脉冲到达时旋转干涉T仪所在的方位角,ε=[ε1,ε2,...,εN]表示这N个方位角组成的向量,表示旋转干涉仪的俯仰角,θ表示目标所在的方位角,β表示通道之间的不一致相位,βmod 2π表示β对2π取余。
[0106] b)在高重频条件下,由于差分相位小于π,不存在模糊问题,此时采用差分解模糊的方式对相位差序列φ*进行处理,恢复原始相位,得到无模糊的相位序列φ=[φ1,Tφ2,...,φN],此时有:
[0107]
[0108] 其中,φ1,φ2,…,φN表示去模糊之后的相位差,解模糊后,φ1,φ2,…,φN与ε1,ε2,...,εN的对应关系可用图3表示。
[0109] c)将模糊之后的相位差按照三角函数形式变化,得到方位角和俯仰角的估计值。
[0110] 具体的,序列φ1,φ2,…,φN按照三角函数形式变化,其初始相位和幅度分别包含着入射信号的方位角和俯仰角的信息。根据 方位角和俯仰角的估计为:
[0111]
[0112] 其中,N为脉冲个数,W(wr)是φn序列与exp(-jεn)序列的相关系数,其表达式为:
[0113]
[0114] 其中,由于exp(-jεn)序列的周期性,有:
[0115]
[0116] 通过上述步骤,可以实现高重频脉冲的测向过程,该测向过程能够去除系统误差的干涉仪测向结果的影响,提高了测向结果的准确性。
[0117] 本发明针对旋转干涉仪对脉冲信号的来波方向的测量问题,通过边界分析,将其分为高重频和低重频两种模式,并详细介绍了高重频脉冲和低重频脉冲实现高精度测向的具体过程。该方法实现了雷达脉冲信号的高精度测向,可用于对雷达信号的角度估计,提高了旋转干涉仪对雷达信号的适用性。