本发明属于信号测向,具体而言,涉及一种七元均匀圆阵干涉仪解模糊测向方法及装置。
背景技术:
1、相位干涉仪(简称干涉仪)测相位差测向体制是一种重要的测向体制。当应用在被动雷达导引头这种实时性要求较高的平台时,期望测向方法能够流程简洁、耗费运算资源少、工程实现方便、快速完成解模糊测向。由于平台天线尺寸的约束,均匀圆阵半径通常为120mm左右,而频率10ghz的电磁波波长为30mm,其构造满足小于半波长短基线的工程代价过大,所以存在对高频段信号快速解模糊的需求。
2、干涉仪测向的核心技术难点在于解相位模糊。现有技术中,针对均匀圆阵干涉仪解模糊测向已有很多研究,通常选择多个基线组合,遍历每个组合所有可能的模糊数构造复数并进行聚类,接着选定某个特征(如复数数值、对应角度数值、拟合代价函数、对应接收信号能量等)进行聚类,聚类程度最高的即可完成解模糊测向,但普遍存在遍历组合数目多、流程较为复杂、反三角函数和乘法运算繁琐以及计算量过大等问题。
技术实现思路
1、本发明实施例的目的在于提供一种七元均匀圆阵干涉仪解模糊测向方法及装置,旨在优化解模糊测向的逻辑流程,减小算法复杂度,从而提高解模糊测向的效率。
2、为解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:
3、第一方面,本发明提供的一种七元均匀圆阵干涉仪解模糊测向方法,包括以下步骤:
4、s100:获取七元均匀圆阵的参考短基线组相位差测量值和拟合基线组相位差测量值
5、s200:根据圆阵阵型参数和接收信号频率计算参考短基线组相位差模糊数绝对值的最大整数k,得到参考短基线组所有可能的相位差模糊数整数组合{(p,q)};其中,p,q均为绝对值小于或等于最大整数k的所有整数,共有(2k+1)2种整数组合;
6、s300:将所述相位差模糊数整数组合{(p,q)}逐一代入,对获取的参考短基线组相位差测量值进行解模糊,在每种解模糊假定下,计算拟合基线组的模糊数估计拟合误差,搜索所述模糊数估计拟合误差的最小值并保留对应的长基线组模糊数估计值;
7、s400:根据所述长基线组模糊数估计值进行二维测向。
8、进一步地,所述步骤s300具体包括:
9、s301:提前计算每次循环内重复使用的系数,再从第一对可能的参考短基线组相位差模糊数(p,q)开始循环,其中,所述系数用于构造复数和长短基线组相位差估计值的转换;
10、s302:在当前的参考短基线组相位差模糊数(p,q)假定下,对参考短基线组相位差测量值进行解模糊,得到参考短基线组相位差估计值
11、s303:利用参考短基线组相位差估计值的和差构造复数z,当复数z的模值小于或等于1时,根据七元均匀圆阵各阵元接收信号之间的三角函数变换关系,由参考短基线相位差估计值计算出拟合基线组相位差估计值
12、s304:拟合基线组相位差估计值分别与步骤s100获取的相应相位差测量值相减、再除以2π得到各自的模糊数估计值当所述模糊数估计值不都为整数时,存在测量误差,计算所述模糊数估计值距离其最近整数的差值,所述差值为估计误差,拟合基线组的所有估计误差的绝对值之和所述绝对值之和为模糊数估计拟合误差erramb,其中,round(·)为四舍五入到最近的整数;
13、s305:判断所述模糊数估计拟合误差erramb是否小于模糊数估计拟合误差最小值errambmin,若是,则将模糊数估计拟合误差erramb赋值给模糊数估计拟合误差最小值errambmin,并保留当前参考短基线组相位差模糊数(p,q)循环下长基线组的模糊数估计值其中,所述模糊数估计拟合误差最小值errambmin的初始数值为2;
14、s306:判断(2k+1)2种参考短基线组所有可能的相位差模糊数整数组合{(p,q)}是否循环完毕,若是,则完成解模糊。
15、进一步地,所述步骤s303中,当复数z的模值大于1时,执行所述步骤s302,继续进入下一个参考短基线组相位差模糊数(p,q)假定的循环。
16、进一步地,所述步骤s305中,判断模糊数估计拟合误差erramb是否小于模糊数估计拟合误差最小值errambmin,若否,执行所述步骤s302,继续进入下一个参考短基线组相位差模糊数(p,q)假定的循环。
17、进一步地,所述步骤s306中,判断(2k+1)2种参考短基线组所有可能的相位差模糊数整数组合是否循环完毕,若否,执行所述步骤s302,继续进入下一个参考短基线组相位差模糊数(p,q)假定的循环。
18、进一步地,所述步骤s400具体包括:
19、s401:对长基线组相位差测量值进行解模糊,得到长基线组相位差估计值
20、s402:由长基线组相位差估计值的和差构造包含待估计二维角度的复数;
21、s403:利用反三角函数提取二维角度估计值。
22、第二方面,本发明提供的一种七元均匀圆阵干涉仪解模糊测向装置,包括:
23、获取模块,用于获取七元均匀圆阵的参考短基线组相位差测量值和拟合基线组相位差测量值
24、处理参数计算模块,用于根据圆阵阵型参数和接收信号频率计算参考短基线组相位差模糊数绝对值的最大整数k,得到参考短基线组所有可能的相位差模糊数整数组合{(p,q)};其中,p,q均为绝对值小于或等于最大整数k的所有整数,共有(2k+1)2种整数组合;
25、解模糊模块,用于将所述相位差模糊数整数组合{(p,q)}逐一代入,对获取的参考短基线组相位差测量值进行解模糊,在每种解模糊假定下,计算拟合基线组的模糊数估计拟合误差,搜索所述模糊数估计拟合误差的最小值并保留对应的长基线组模糊数估计值;
26、二维测向模块,用于根据所述长基线组模糊数估计值进行二维测向。
27、本发明的有益效果是:
28、本发明提供的一种七元均匀圆阵干涉仪解模糊测向装置方法及装置,首先获取参考短基线组相位差测量值和拟合基线组相位差测量值,根据圆阵阵型参数和接收信号频率计算参考短基线组相位差模糊数绝对值的最大整数,并得到参考短基线组所有可能的相位差模糊数整数组合,然后将所述相位差模糊数整数组合逐一代入,对获取的参考短基线组相位差测量值进行解模糊,在每种解模糊假定下,计算拟合基线组的模糊数估计拟合误差,搜索所述模糊数估计拟合误差的最小值并保留对应的长基线组模糊数估计值,最后根据所述长基线组模糊数估计值进行二维测向。在进行遍历循环之前,提前计算每次循环内重复使用的系数,在每次循环过程中,首先对构造复数的合理性进行筛选,降低了循环运算量,其次利用各阵元接收信号之间的三角函数变换关系和提前计算好的系数,由参考短基线相位差估计值计算出拟合基线组相位差估计值,避免了多次重复且耗费硬件资源的反三角函数和三角函数运算;在循环结束完成解模糊之后,利用最终保留的长基线组模糊数估计值完成二维角度估计,保证了二维测向精度。
29、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
1.一种七元均匀圆阵干涉仪解模糊测向方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的七元均匀圆阵干涉仪解模糊测向方法,其特征在于,所述步骤s300具体包括:
3.根据权利要求2所述的七元均匀圆阵干涉仪解模糊测向方法,其特征在于,所述步骤s303中,当复数z的模值大于1时,执行所述步骤s302,继续进入下一个参考短基线组相位差模糊数(p,q)假定的循环。
4.根据权利要求2所述的七元均匀圆阵干涉仪解模糊测向方法,其特征在于,所述步骤s305中,判断模糊数估计拟合误差erramb是否小于模糊数估计拟合误差最小值errambmin,若否,执行所述步骤s302,继续进入下一个参考短基线组相位差模糊数(p,q)假定的循环。
5.根据权利要求2所述的七元均匀圆阵干涉仪解模糊测向方法,其特征在于,所述步骤s306中,判断(2k+1)2种参考短基线组所有可能的相位差模糊数整数组合是否循环完毕,若否,执行所述步骤s302,继续进入下一个参考短基线组相位差模糊数(p,q)假定的循环。
6.根据权利要求1所述的七元均匀圆阵干涉仪解模糊测向方法,其特征在于,所述步骤s400具体包括:
7.一种七元均匀圆阵干涉仪解模糊测向装置,其特征在于,所述装置包括: