单站无源定位中相位差变化率的测量方法研究

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1、第29卷第3期航天电子对抗39单站无源定位中相位差变化率的测量方法研究杨晶，夏韶俊，吴伟(中国电子科技集团第三十八研究所，安徽合肥230088)摘要：相位差变化率含有目标辐射源的距离信息，是机载单站无源定位系统中的重要参数。讨论了单站无源定位中相位差变化率测量的问题，介绍了差分法、线性拟合法和卡尔曼滤波法的测量原理。在理论分析的基础上，通过计算机仿真分析了几种测量方法的性能及优缺点，并验证了这些算法的正确性和有效性。关键词i单站无源定位；相位差变化率；时间片；卡尔曼滤波中图分类号：TN972+．4文献标识码：AResearchonmeas

2、urementmethodofphasechangingrateinsingle-stationpassivelocationYangJing，XiaShaojun，WuWei(No．38ResearchInstituteofCETC，Hefei230088，Anhui，China)Abstract：Asanimportantparameterinthesingleairbornepassivelocatingsystem，therateofphasedifferencechangecontainsrangeinformationofra

3、dioemitter．Illustratestheprincipleofpassivelocationthroughmeasurementofratesofphasedifferencechange，themeasurementprinciplesofdifference，linearcurvefittingandKalmanfilteringareintroduced．Basedontheoryanalysis，performancesofthesealgorithmsarethoroughlyanalyzedaccordingtosi

4、mulationresults．Keywords：single-stationlocation；phasechangingrate；timechip；Kalmanfilter0引言1测量方法单站无源定位系统具有隐蔽性好、设备量小、机动性强等优点，近年来得到了高度重视和快速发展[1]。为改善定位性能，很多系统中增加了相位差变化率口]观测信息，加入该信息后可以增大定位系统的可观测度；但该物理量的测量精度将直接影响定位系统的收敛速度和跟踪精度。相位差变化率是一个时间导数的物理量，直接测量比较困难，大多采用间接测量的方法。即利用干涉仪等测角设备，

5、获取带有一定测量噪声的相应相位差信息序列，利用不同的处理方法来估计出相位差变化率的值。本文在总结归纳差分法[3]、线性拟合法[43和卡尔曼滤波法嘲三种处理算法的基础上，研究相位差变化率的测量精度问题，对工程应用起到一定的指导作用。收稿日期；2013—01—02；2013—05—08修回。作者简介：杨晶(1983一)，男，工程师，主要从事雷达对抗研究工作。I．1利用差分方法提取相位差变化率假设通过测量得到的相位差数据序列为{西i)，i表示采样间隔数，i为1，2，⋯，，z，则应用差分方法提取相位差变化率的原理是利用(i一1)T时刻到iT这一时

6、段内相位差数据的平均变化速度来近似iT时刻的相位差变化率，即；约为(拳；一庐H)／(iT一(i～1)T)。单站定位系统的作用距离一般较远，因此一段时间内的相位差的变化可近似为线性。这种方法是最简单的提取方法。根据上面提到的时间片概念，为了提高差分法的测量精度，加长观测时间，利用相隔不远的两个(或多个)时间片联合估计相位差变化率。两组脉冲得到两个序列的相位差，两组各自对应的相位差相减，得到：△壬(i)=乒N+1(i)一96N(i)(1)除以间隔时间取平均，得：；=∑A乒(i)／At(i)(2)i依次每两个相邻的时间片会得到一个相位差变化40

7、航天电子对抗2013(3)率的值，在相位差变化率本身变化很小时，尤其是无源定位系统中，这样做对于减小测量方差是非常有效的。但是，这样做的前提是认为在时间片间隔中，相位差变化率是一个恒定的值，这种假设会带来一定的测量偏差。或者说，对于连续变化的相位差变化率，利用两个时间片得到的测量值，其对应的时刻并不是很精确。在应用中，可以认为是两个时间片的中点，另外，还可以利用线性插值来减少偏差。1．2线性拟合法提取相位差变化率相位干涉仪的两天线单元接收到的每对脉冲得到一个相位差值，一个时间段内的一组脉冲会得到一个相位差序列，把一次观测得到的一组脉冲所占

8、的时间叫做一个时间片。利用得到的相位差序列，利用直线拟合求出斜率b，即为相位差变化率。即：j5(，z)=口+bn(3)1．3利用Kalman方法进行滤波提取利用kalman方法进行处理的思想是