用一維集算法解相位干涉儀測角模糊

摘 要 針對相位干涉儀測角模糊問題，傳統的長短基線解模糊方法存在著局限性。本文用一維集算法解角度模糊，結合典型工作條件開展仿真計算。結果表明，可有效解出測角模糊，并對基線長度沒有特殊要求，算法簡單，對于工程應用具有較高的價值。

【關鍵詞】一維集算法 相位干涉儀 角度模糊 解模糊

相位干涉儀在寬帶超寬帶的系統應用中具有測向精度高的優點，在偵察和被動雷達領域得到了廣泛應用。

干涉儀的原理是利用天線所接收的回波信號之間的相位差來進行測角，相位差的準確與否直接關系著測角的精度。但由于鑒相器只能測量2π范圍內的相位值，在相位干涉儀測向系統的工程實現中經常會遇到相位模糊問題，即鑒相器輸出的相位差往往與實際的天線之間的相位相差2π的整數倍， 所以僅從鑒相器獲得的相位差是一個存在模糊的不準確信息，這樣就導致了測角模糊。因此，解模糊技術就成為了相位干涉儀測向系統工程應用中所需解決的關鍵問題。

傳統干涉儀解模糊的方法是合理配置長短基線，利用長基線干涉儀保證測角精度，短基線干涉儀擴大單值測角視場。為了進行解模糊，要求兩個基線長度要滿足互質關系，如果當相位誤差較大且模糊值較多時，無法正確解模糊。另外，隨著信號頻率的提高，要求的最短基線長度也越短。受到天線尺寸和測角精度的限制，傳統的方法已無法滿足信號測角解模糊的需要。

本文將雷達系統解距離模糊的一維集算法引入干涉儀測角系統，提出了一種解角度模糊的新算法，并通過仿真驗證了所提出算法的有效性。

1 一維集算法原理

一維集算法的實質是用窮舉法解同余方程組，計算時不需要對最大無模糊角度區間和模糊角度測量值進行量化，最早應用于解距離模糊，經過改進后可以解角度模糊。

一般地，假設雷達的頻率是f，光速用c表示，所選擇的基線1長度為d1，基線2長度為d2，P1為基線1對應的最大無模糊角度，P2為基線2對應的最大無模糊角度，M1為基線1對應的模糊角度測量值，M2為基線2對應的模糊角度測量值，T1j為基線1所有可能的角度測量值，T2j為基線2所有可能的角度測量值，MAX為目標雷達最大可能的方向角，MIN為目標雷達最小可能的方向角。解模糊的過程如下：

（4）計算所有子集的平均平方誤差，選出最小值Emin，Emin所對應的子集稱為最佳子集，該子集中2個元素的平均數為最終結果。

最小平方誤差Emin可以作為結果可靠性的指標。當測量絕對精確時，Emin近似為0，但在實際中，由于角度的測量值總是有誤差的，只要Emin的小于某一先驗門限，則可認為結果是可信的。

2 一維集算法仿真

2.1 天線陣設計與建模

本文選取d1= 55mm ，d2=110mm 的兩個相互垂直的雙基線系統對頻率為8GHz信號進行測向。可以看出，兩個基線長度之間不需滿足互質的關系，天線陣列布置如圖1所示。

為了驗證一維集算法解角度模糊的有效性，對該雙基線干涉儀進行一維集算法解角度模糊仿真，具體實現過程如下：

（1）生成目標角度信息。假設目標出現在±30°的區間內，先取0.01度的步長，生成-30度到30度范圍內的目標角度信息；

（2）生成模糊角信息。求出兩種基線所對應的最大無模糊角分別為19.93°和42.99°，由于目標信號的范圍是60°，大于兩種基線的最大無模糊角，所以必然存在角度模糊問題，求出真實的目標角度在每種基線長度下的所有可能的模糊角信息。由于實際的測角過程中是有誤差的，可以在生成的模糊角信息上加上隨機的誤差角，這里暫定為±2°以內；

用一維集的算法解模糊，求出真實的目標角度信息，并與目標角度信息進行比較，求出誤差角。

2.2 仿真分析

仿真結果如下所示，從圖2中可以看出兩種基線所對應的模糊區間是不同的，同時由于測角的誤差在±2度以內，所以在模糊角上又加入了測角誤差帶來的影響。從圖3中可以看出，已經成功的根據上面的模糊角用一維集算法把真實的角度解出來，實現了測角解模糊。在此條件下所對應的誤差角完全是由于加入的隨機測角誤差所帶來的，目標真實角度解算正確。

3 結束語

通過以上分析和仿真可以說明，使用一維集算法可以有效的解出相位干涉儀測角模糊，并且對基線的長度選擇沒有特殊要求，算法實現起來也比較單，對于工程應用具有較高的價值。并且如果能夠有一定的先驗條件的話，用此算法解模糊的成功率會進一步提高。

參考文獻

[1]司偉建.一種新的解模糊方法研究[J].制導與引信，2007，28（01）：44-47.

[2]任鵬，李建軍，周彬，王建水.多基線干涉儀解模糊算法[J].電子信息對抗技術，2015，30（03）：6-8.

[3]雷文，龍文，曾濤，韓月秋.一種脈沖多普勒雷達解距離模糊的新算法[J].北京理工大學學報，1999，19（03）：357-360.

作者簡介

王鵬飛（1982-），男，河南省汝州市人。現為電子科技大學高級工程師。主要研究方向為雷達信號處理。

孫洪忠（1968-），男，河南省睢縣人。現為中國空空導彈研究院研究員。主要研究方向為雷達系統總體設計。

作者單位

1.電子科技大學 四川省成都市 611731

2.中國空空導彈研究院 河南省洛陽市 471009