基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法

本发明涉及相位干涉仪设计，特别涉及宽带相位干涉仪的阵型优化设计，具体是指一种基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法。

背景技术：

1、在现代战争中，电子侦察是拨开战争迷雾的重要手段，直接关系到战争的胜负走向。波达方向(doa)作为辐射源的重要特征，是引导电子对抗的关键参数，因此对辐射源的精准测向是电子侦察系统的核心使命之一。宽带相位干涉仪利用天线阵元之间的相位差来实现doa估计，由于精度高、速度快，因此被广泛应用于雷达电子战领域。

2、宽带相位干涉仪的阵型配置决定了阵列的解模糊性能。传统的阵型配置方式通常要求最短基线小于半波长，或阵元间距互质/整体参差。然而，前者在频带宽开的条件下往往无法物理实现，后者对阵型配置的约束条件过于严格，且可用的阵型十分有限。此外，传统的阵型设计方法均无法提前预知测向阵列的解模糊性能，需要在完成设计后通过大量的仿真实验才能统计出设计阵型的解模糊能力。基于此，如何利用相位干涉仪的解模糊概率分析理论，在实际约束条件下获取解模糊性能最佳的阵型配置，就是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有相位干涉仪阵型设计方法中的缺点，提供一种行之有效的阵型优化设计方法，能够在约束条件下找到解模糊性能最佳的阵型配置。

2、为了实现上述目的，本发明的基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法包括以下步骤：

3、(1)根据实际约束条件，计算出所有可能的阵型配置集合；

4、(2)遍历阵型配置集合，分别计算各个阵型配置在全工作频段、全视角范围内的平均正确解模糊概率；

5、(3)比较各阵型配置的平均正确解模糊概率，最大正确解模糊概率对应的即是最佳阵型配置。

6、该基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法中，所述的步骤(1)具体为：

7、根据阵列孔径、阵元个数、阵元直径、最小阵元间距、和阵元位置搜索步进等实际约束条件，计算出所有可能的阵型配置集合，并记录其阵型配置个数。

8、该基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法中，所述的步骤(2)具体为：

9、(21)对宽带相位干涉仪的工作频段进行网格化划分，将工作频段均匀划分为若干个网格频点；

10、(22)对视角范围进行网格化划分，将视角范围均匀划分为若干个doa网格；

11、(23)遍历阵型配置集合中的各个阵型，分别计算各个阵型配置在不同网格频点、不同doa网格处的正确解模糊概率，进而计算各阵型配置在全工作频段、全视角范围内的平均正确解模糊概率。

12、所述的步骤(23)中计算各阵型配置在全工作频段、全视角范围内的平均正确解模糊概率包括以下步骤：

13、(a1)对于一个已知阵型配置的宽带相位干涉仪，当入射信号的频率及入射角度已知时，如果该相位干涉仪使用非冗余基线组合，且采用逐级解模糊算法时，则该相位干涉仪可以看作是若干个双基线子干涉仪的级联，其正确解模糊概率等于各级子干涉仪的正确解模糊概率的乘积；

14、(a2)任意一级子干涉仪的正确解模糊概率可以通过在正确解模糊区间内对该级子干涉仪的含噪相位对测量值的联合概率密度函数进行积分求得；

15、(a3)假设入射信号频率在工作频段内服从均匀分布，并假设入射角度在视角范围内服从均匀分布，分别计算出该阵型配置的相位干涉仪在不同网格频点、不同doa网格处的正确解模糊概率，则其均值即为该阵型配置在全工作频段、全视角范围内的平均正确解模糊概率。

16、步骤(a2)中的任意一级子干涉仪的正确解模糊区间以及其所对应的正确解模糊概率可以由下列步骤确定：

17、(b1)对于任意一级子干涉仪，可以根据其两条基线的长度，以及入射信号的频率和入射角度，分别计算出无噪条件下相位差测量值、模数对的真实值；

18、(b2)根据两个相位差测量值分别与相位差取值边界的距离，判断是否会发生正确模数对的多值效应，并确定在解模糊过程中其余可能取到的正确模糊数；

19、(b3)对两条基线所有可能取到的正确模数值进行排列组合，即可得到所有可能取到的正确模数对组合；

20、(b4)遍历所有可能取到的正确模数对组合，分别确定各个正确模数对组合所对应的正确解模糊子区间。

21、步骤(b4)中确定正确解模糊子区间的步骤如下：

22、(c1)对于任意一级子干涉仪，根据其两条基线的长度、入射信号的频率以及视角范围，分别计算出其相位样本空间中所有相位线所对应的模数对的集合；

23、(c2)每一组模数对都对应了相位样本空间中的一条相位线，分别计算各模数对所对应的相位线表达式，并确定各相位线在相位样本空间中的位置；

24、(c3)对于非第一级子干涉仪，根据步骤(b3)中计算得到的正确模数对的可能取值，去除该级子干涉仪的相位样本空间中的冗余相位线；

25、(c4)计算该级子干涉仪的虚拟模数对，并将所对应的虚拟相位线添加到相位样本空间中；

26、(c6)根据正确模数对的可能取值与真实模数对之间的关系，计算出翻折后的相位对，进而得到该正确模数对所对应的正确解模糊子区间。

27、(b5)各子区间的并集即为该级子干涉仪的正确解模糊区间；

28、(b6)分别积分计算各个子区间所对应的正确解模糊概率值，各子区间所对应的概率值的总和即为该级子干涉仪的正确解模糊概率值。

29、该基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法中，所述的步骤(3)具体为：

30、根据平均正确解模糊概率对所有可能的阵型配置进行降序排列，则最大平均正确解模糊概率对应的即是最优阵型配置。

技术特征：

1.一种基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体为：

3.根据权利要求1所述的基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法，其特征在于，所述的步骤(2)包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法，其特征在于，所述的步骤(23)中，计算各阵型配置在全工作频段、全视角范围内的平均正确解模糊概率，具体包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法，其特征在于，所述的步骤(a2)中的任意一级子干涉仪的正确解模糊区间以及其所对应的正确解模糊概率可以由下列步骤确定：

6.根据权利要求5所述的基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法，其特征在于，所述步骤(b4)中确定正确解模糊子区间的步骤如下：

7.根据权利要求1所述的基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体为：

技术总结
本发明涉及一种基于正确解模糊概率优化的宽带相位干涉仪阵型设计方法，属于相位干涉仪设计技术领域。本发明基于宽带相位干涉仪的正确解模糊概率分析理论，首先根据实际约束条件获取所有可能的阵型配置集合，然后分别遍历集合中的各个阵型配置，计算各阵型配置在全工作频段、全视角范围内的平均正确解模糊概率，用以表征该阵型配置的解模糊性能。最后通过寻找平均正确解模糊概率最大的阵型配置，即为约束条件下的最优阵型配置。本发明的方法实现方式简便，应用范围广泛，计算实时性高，应用成本低廉，且仿真结果证明了本发明方法的先进性和可行性。

技术研发人员：舒汀,何劲,丁禄山
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1