相位差变化率的高精度提取算法研究.pdf

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1、2013年6月第36卷第3期舰船电子对抗SHIPBoARDELECTRONICCOUNTERMEASUREJun．2013V01．36No．3相位差变化率的高精度提取算法研究王大宇，张冠杰，李旭(中国电子科技集团公司54所，石家庄050081)摘要：针对单站无源相位差变化率定位方法需要获取高精度的相位差及其对应的变化率问题，提出了利用解缠绕技术进行相位差解模糊，通过差分／邢滤波法快速获取高精度的相位差变化率数据。仿真结果表明提出的相位差变化率提取方法精度更高，速度更快。关键词：相位差解模糊；相位差变化率；卡尔曼滤波中图分类号：TN971．1文献标

2、识码：A文章编号：cN32—1413(2013)03一0076一03ResearchintoHighPrecisionAbstractionAlgorithmofPhaseDifferenceChangeRateWANGDa—yu，ZHANGGuan-jie，LIXu(The54thResearchInstituteofCECT，Sh的iazhuang050081，China)Abstract：Aimingattheproblemthatthe10cationmethodbasedonsinglestationpassivephasediffer

3、encechangerateneedshighprecisi。nphasedifferenceandcorrespondingchangerate，thispa—perputsforwardamethodtorealizephasedifferencede—ambiguitybyusingunwrappingtechno】o—gy，andacquirehighprecisionphasedifferencechangeratedatabymeansofdifferential／口’pfilte—ringmethod．Thesimulationre

4、sultsshowthatthephasedifferencechangerateextractionmethodreferredinthepaperisfasterandmuchmoreprecisethantraditionalmethods．Keywords：phasedifferencede—ambiguity；phasedifferencechangerate；Kalmanfiltering0引言相对于多站无源定位而言，单站无源定位避免了复杂的时间同步以及多个观测站之间的数据融合，因此具有更好的独立性和机动性，而且结构简单，易于工程实现

5、[1]。并且单站无源定位系统接收到的信号是直接来自目标辐射的直达波，信噪比较高，因此可以获得比雷达远得多的探测距离。单站无源定位的实现通常是利用单个运动的观测平台对辐射源进行连续测量，在获得一定的观测信息积累的基础上，进行适当的数据处理以获取辐射源目标的定位数据[2]。目前，单站无源定位技术的具体实现方法主要有：测向定位法、方位／多普勒频率定位法、测相位差变化率定位法。从现有的实验仿真结果来看，相位差变化率定收稿日期：2013一03—16位法的定位速度和定位精度比传统的单站无源定位跟踪方法高很多[3]。但是相位差变化率定位法的快速性、准确性是以增

6、加测量的复杂度和难度为代价的‘2

7、，并且该方法要求相位差变化率参数能够快速准确地获取。为了求得准确解模糊的相位差变化率数据，本文介绍一种解缠绕解模糊的方法，即利用解缠绕技术直接对不同时刻模糊的相位差数据求解，进而得到无模糊的相位差变化率数据，并且利用差分／邢滤波法快速获取高精度的相位差变化率数据。1相位差解模糊利用解缠绕技术求取无模糊的相位差变化率数据是一种新技术[4]。在单站高精度定位中采用的干涉仪天线，为了获得较大的基线波长比增益，基线距第3期王大宇等：相位差变化率的高精度提取算法研究77离d一般远大于矣，因此实际所得到的相位差是严厶重模糊的

8、。由于在定位过程中直接利用的是相位差变化率数据，而不是相位差数据，因此可以对所接收到的原始相位差数据求导(差分)得到相位差变化率。鉴于原始相位存在模糊，会产生若干跳变，因此需要对相位差进行解模糊处理。当干涉仪基线较长时，无法根据单个基线干涉仪的相位进行解模糊。当脉冲重复频率(PRF)大于某一门限时，就可以利用解缠绕技术将多个不同时刻模糊的相位差数据求解到无模糊的相位差变化率。如图1所示，实际测量的相位差垂存在模糊现象，始终是处在[o，2丌)范围内。但是到某一时刻，有可能恰好此时相位存在2丌跳变，如果直接求这2个相位的差，则会得到错误的结果。因此应

9、该判断相邻相位之间的变化有没有超过兀，如果有，则应选择相位补偿土2丌，然后就可以求得正确解模糊的相位差变化率数据。图1相位解缠绕示意图时