一種基于翼形布局的干涉儀測向方法

龔漢華，劉敏名，許 平

（中國航空工業(yè)洪都，江西 南昌 330024）

一種基于翼形布局的干涉儀測向方法

龔漢華，劉敏名，許 平

（中國航空工業(yè)洪都，江西 南昌 330024）

0 引言

干涉儀測向是利用測量同一輻射信號到達天線陣列的各波束天線之間的相位差來確定輻射源方向角的一種測向體制。為實現(xiàn)寬視場范圍和高測角精度，通常采用多基線干涉儀測角，由短基線實現(xiàn)寬視場范圍，長基線實現(xiàn)高測角精度[1]。為實現(xiàn)二維測向，需要采用二維干涉儀天線陣列。通常二維干涉儀天線陣列為水平、豎直“十”字布局，其測向方法對非“十”字形布局的二維干涉儀則不適用，需要尋求新的測向方法。本文針對翼形布局的干涉儀天線陣，提出了一種新的測向方法，以解決翼形布局的干涉儀天線陣工程應(yīng)用問題。

1 干涉儀天線布陣

某型翼形布局的干涉儀天線布陣如圖1所示，干涉儀天線布置于翼面上，天線基線法線垂直于翼面，天線法線方向與機體方向一致。此種布陣方案的優(yōu)點是由于天線法線與機體方向一致，能保證沿機體方向的測向范圍，且天線基線尺寸即為天線在翼面的放置間距，基線尺寸不需進行投影變換。

2 測向方法

如圖1所示，與傳統(tǒng)干涉儀天線布陣不同，基于翼形布局的干涉儀天線在機體兩翼共形安裝，其基線與天線朝向不垂直，干涉儀基線法線與天線朝向也不一致，有一定夾角，且機體兩側(cè)天線陣不是水平、豎直“十”字形布陣。傳統(tǒng)基于水平豎直布陣的二維干涉儀測向方法不適用于翼形布局干涉儀天線測向，需要研究新的測向算法。

下面先分析研究一維干涉儀測向情況，然后由此引出翼形布局干涉儀天線測向方法。一維干涉儀相位差與波束入射角關(guān)系如圖2所示[2]。

在圖2中，實際來波方向為OC，當(dāng)天線口面為豎直方向時，來波方向方位角為α，俯仰角為θ，來波到達兩天線的實際波程差為OE。由干涉儀測角公式可得到此時干涉儀測得角度β為：

此時，以O(shè)O’為軸，β為與軸線夾角，旋轉(zhuǎn)，可得到在三維空間內(nèi)所有波程差為OE的來波的集合，其在空間中的分布如圖3所示。

其中O為干涉儀所在位置，OB為兩天線基線方向，所有來波的集合為錐面COD，因此可得結(jié)論：當(dāng)一維干涉儀測得的角度為90°-β時，其所測得的來波方向β位于以干涉儀基線為軸，夾角為β的錐面上[3]。

根據(jù)上述結(jié)論，當(dāng)具有兩組基線時，每組基線測出一個角度值，可得一個空間錐面，兩組基線則得到空間兩個錐面，采用幾何方法計算出兩個錐面的交線，可得到兩條交線，然后根據(jù)天線測角范圍排除一條交線后，另一條交線即為來波方向的空間向量，通過對向量的計算可得到來波方向的方位角和俯仰角，如圖4所示。

在圖4中，以兩翼延長線與機軸的交點O為原點，兩干涉儀基線分別為AO與BO，以機軸方向為Z軸，以水平面上與Z軸垂直方向為Y軸，以豎直向上方向為X軸，根據(jù)兩翼在坐標(biāo)系中的角度可得兩基線AO與BO方向的單位向量分別為[x1,y1,z1],[x2,y2,z2],設(shè)空間來波方向單位向量為[x3,y3,z3]。則根據(jù)上述一維干涉儀測向結(jié)論可知，翼AO上的干涉儀測出的角度α1為來波方向與基線AO夾角，翼BO上的干涉儀測出的角度α2為來波方向與基線BO夾角，由向量點積可得：

其中單位向量[x1,y1,z1],[x2,y2,z2]為已知量，又

通過求解式(2)和(3)可得兩組解，而實際來波方向位于Z軸正方向，故取Z軸正方向的一組解為真值，這組解便是來波方向的單位向量。此時可得來波方向方位角，俯仰角，至此完成了來波方向方位角與俯仰角的解算。

利用上述方法，在實驗室進行了測試，測試結(jié)果表明，干涉儀測向精度滿足指標(biāo)要求。

3 結(jié)語

精確測向是干涉儀工程應(yīng)用難點。本文經(jīng)過數(shù)學(xué)推導(dǎo)，提出了一種翼形布局的干涉儀測向方法，實驗室測試測試結(jié)果表明，該方法測向精度滿足應(yīng)用要求。可為其它非傳統(tǒng)布局的干涉儀天線測向問題提供參考。

[1]唐永年.雷達對抗工程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012.

[2]邵文建，趙玉.俯仰角對一維干涉儀測向精度的影響[J].艦船電子對抗，2012.

[3]郭磊，陳矛.俯仰角引起的一維干涉儀測向誤差分析[J].火控雷達技術(shù)，2011.

>>>作者簡介

龔漢華，男，1982年9月出生，2007年畢業(yè)于中科院研究生院，碩士，工程師，主要研究方向為雷達信號處理。

A Kind of Interferometer Direction Finding Method Based on Wing Configuration

Gong Hanhua，Liu Minming，Xu Ping
（AVIC-HONGDU，Nanchang,Jiangxi，330024）

The array form of interferometer based on wing configuration is different from the traditional interferometer,so a new direction finding method is needed.This article analyzes the direction finding of one dimensional interferometer,and fetches out the direction finding method of the interferometer antenna based on wing configuration. The result of laboratory test shows that the direction finding accuracy of this new method can satisfy the practicable requirements.

Interferometer;Wing configuration;Direction finding

2017-02-20）