一种基于翼形布局的干涉仪测向方法

龚汉华，刘敏名，许 平

（中国航空工业洪都，江西 南昌 330024）

一种基于翼形布局的干涉仪测向方法

龚汉华，刘敏名，许 平

（中国航空工业洪都，江西 南昌 330024）

0 引言

干涉仪测向是利用测量同一辐射信号到达天线阵列的各波束天线之间的相位差来确定辐射源方向角的一种测向体制。为实现宽视场范围和高测角精度，通常采用多基线干涉仪测角，由短基线实现宽视场范围，长基线实现高测角精度[1]。为实现二维测向，需要采用二维干涉仪天线阵列。通常二维干涉仪天线阵列为水平、竖直“十”字布局，其测向方法对非“十”字形布局的二维干涉仪则不适用，需要寻求新的测向方法。本文针对翼形布局的干涉仪天线阵，提出了一种新的测向方法，以解决翼形布局的干涉仪天线阵工程应用问题。

1 干涉仪天线布阵

某型翼形布局的干涉仪天线布阵如图1所示，干涉仪天线布置于翼面上，天线基线法线垂直于翼面，天线法线方向与机体方向一致。此种布阵方案的优点是由于天线法线与机体方向一致，能保证沿机体方向的测向范围，且天线基线尺寸即为天线在翼面的放置间距，基线尺寸不需进行投影变换。

2 测向方法

如图1所示，与传统干涉仪天线布阵不同，基于翼形布局的干涉仪天线在机体两翼共形安装，其基线与天线朝向不垂直，干涉仪基线法线与天线朝向也不一致，有一定夹角，且机体两侧天线阵不是水平、竖直“十”字形布阵。传统基于水平竖直布阵的二维干涉仪测向方法不适用于翼形布局干涉仪天线测向，需要研究新的测向算法。

下面先分析研究一维干涉仪测向情况，然后由此引出翼形布局干涉仪天线测向方法。一维干涉仪相位差与波束入射角关系如图2所示[2]。

在图2中，实际来波方向为OC，当天线口面为竖直方向时，来波方向方位角为α，俯仰角为θ，来波到达两天线的实际波程差为OE。由干涉仪测角公式可得到此时干涉仪测得角度β为：

此时，以OO’为轴，β为与轴线夹角，旋转，可得到在三维空间内所有波程差为OE的来波的集合，其在空间中的分布如图3所示。

其中O为干涉仪所在位置，OB为两天线基线方向，所有来波的集合为锥面COD，因此可得结论：当一维干涉仪测得的角度为90°-β时，其所测得的来波方向β位于以干涉仪基线为轴，夹角为β的锥面上[3]。

根据上述结论，当具有两组基线时，每组基线测出一个角度值，可得一个空间锥面，两组基线则得到空间两个锥面，采用几何方法计算出两个锥面的交线，可得到两条交线，然后根据天线测角范围排除一条交线后，另一条交线即为来波方向的空间向量，通过对向量的计算可得到来波方向的方位角和俯仰角，如图4所示。

在图4中，以两翼延长线与机轴的交点O为原点，两干涉仪基线分别为AO与BO，以机轴方向为Z轴，以水平面上与Z轴垂直方向为Y轴，以竖直向上方向为X轴，根据两翼在坐标系中的角度可得两基线AO与BO方向的单位向量分别为[x1,y1,z1],[x2,y2,z2],设空间来波方向单位向量为[x3,y3,z3]。则根据上述一维干涉仪测向结论可知，翼AO上的干涉仪测出的角度α1为来波方向与基线AO夹角，翼BO上的干涉仪测出的角度α2为来波方向与基线BO夹角，由向量点积可得：

其中单位向量[x1,y1,z1],[x2,y2,z2]为已知量，又

通过求解式(2)和(3)可得两组解，而实际来波方向位于Z轴正方向，故取Z轴正方向的一组解为真值，这组解便是来波方向的单位向量。此时可得来波方向方位角，俯仰角，至此完成了来波方向方位角与俯仰角的解算。

利用上述方法，在实验室进行了测试，测试结果表明，干涉仪测向精度满足指标要求。

3 结语

精确测向是干涉仪工程应用难点。本文经过数学推导，提出了一种翼形布局的干涉仪测向方法，实验室测试测试结果表明，该方法测向精度满足应用要求。可为其它非传统布局的干涉仪天线测向问题提供参考。

[1]唐永年.雷达对抗工程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012.

[2]邵文建，赵玉.俯仰角对一维干涉仪测向精度的影响[J].舰船电子对抗，2012.

[3]郭磊，陈矛.俯仰角引起的一维干涉仪测向误差分析[J].火控雷达技术，2011.

>>>作者简介

龚汉华，男，1982年9月出生，2007年毕业于中科院研究生院，硕士，工程师，主要研究方向为雷达信号处理。

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）