本發(fā)明涉及相關(guān)干涉測量技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種相關(guān)干涉儀測向方法及裝置。

背景技術(shù)：

干涉測量術(shù)是基于電磁波的干涉理論，通過檢測相干電磁波的干涉圖樣、頻率、振幅、相位等屬性，將其應(yīng)用于各種相關(guān)測量的技術(shù)的統(tǒng)稱。用于實現(xiàn)干涉測量術(shù)的儀器被稱作干涉儀。在當(dāng)今多個科研領(lǐng)域，干涉測量術(shù)都發(fā)揮著重要作用，包括天文學(xué)、光纖光學(xué)、工程測量學(xué)等。

現(xiàn)有技術(shù)提供了一種相關(guān)干涉儀測向方法，具體為：對于任意一個無模糊陣列，當(dāng)電磁波以某一角度入射時，在陣列中選取N對陣元，獲取這N對陣元接收電磁波的相位差根據(jù)定義的測向代價函數(shù)，利用不同角度的相位差模板數(shù)據(jù)φ_i與測量值進行比較，使測向代價函數(shù)的值最大的方向作為電磁波入射方向的估計(由于求解得到的角度與真實的角度之間可能存在偏差，因此稱為估計)，測向代價函數(shù)表示為：

目前常用的測向代價函數(shù)有最小均方代價函數(shù)，相關(guān)系數(shù)代價函數(shù)，以及基于余弦函數(shù)的代價函數(shù)，分別表示為：

上式中：仰角方位角θ∈[0,2π)，構(gòu)成的集合可以表示為

由于基于余弦函數(shù)的代價函數(shù)在工程應(yīng)用上較其他方式好，其考慮到了相位差的周期性，因此現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)選采用基于余弦函數(shù)的代價函數(shù)作為測向代價函數(shù)。

發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，通過現(xiàn)有技術(shù)提供的相關(guān)干涉儀測向方法，需要在整個空域(所有仰角和所有方位角)范圍內(nèi)進行搜索，得到入射電磁波的入射角度，計算量大，難以滿足時效性要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種相關(guān)干涉儀測向方法及裝置，將二維相關(guān)干涉儀測向時的大范圍空域搜索變?yōu)閮H對部分角度的搜索，達到減小計算量的目的。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種相關(guān)干涉儀測向方法，所述方法包括：在當(dāng)前陣列中確定第一基線和第二基線，根據(jù)所述第一基線的長度和空間位置以及所述第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍；對所述第一入射角度范圍內(nèi)的角度進行合理性判別，剔除所述第一入射角度范圍內(nèi)不滿足合理性要求的角度，剔除后的所述第一入射角度范圍作為第二入射角度范圍；根據(jù)所述第一基線的長度和空間位置以及所述第二基線的長度和空間位置計算當(dāng)前陣列的相位差模板；根據(jù)所述相位差模板在所述第二入射角度范圍內(nèi)確定所述入射電磁波的入射角度。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面第一種可能的實施方式，其中，根據(jù)所述第一基線的長度和空間位置以及所述第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍，包括：通過以下公式根據(jù)所述第一基線的長度和空間位置以及所述第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍；

${\widehat{\mathrm{\θ}}}_{mn}=\arctan 2\left(\frac{L_1\left({\widehat{\mathrm{\φ}}}_2+2\mathrm{\π}n\right)-L_2\cos \left(\mathrm{\α}\right)\left({\widehat{\mathrm{\φ}}}_1+2\mathrm{\π}m\right)}{L_2\sin \left(\mathrm{\α}\right)},{\widehat{\mathrm{\φ}}}_1+2\mathrm{\π}m\right);$

m∈[-M,M]∩Ζ，

n∈[-N,N]∩Ζ，k＝2πf/c；

其中，表示所述入射電磁波的方位角，表示所述入射電磁波的仰角，L₁表示所述第一基線的長度，L₂表示所述第二基線的長度，表示所述第一基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，表示所述第二基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，m表示第一系數(shù)，n表示第二系數(shù)，α表示所述第一基線與所述第二基線之間的夾角，c表示自由空間光速，f表示頻率，k表示中間系數(shù)，Ζ為整數(shù)集，運算符表示向下取整。

結(jié)合第一方面第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面第二種可能的實施方式，其中，對所述第一入射角度范圍內(nèi)的角度進行合理性判別，剔除所述第一入射角度范圍內(nèi)不滿足合理性要求的角度，包括：將不滿足以下任意一個公式要求的所述第一系數(shù)m和所述第二系數(shù)n對應(yīng)的角度從所述第一入射角度范圍內(nèi)剔除；

且m和n同號；

且m和n異號。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面第三種可能的實施方式，其中，根據(jù)所述第一基線的長度和空間位置以及所述第二基線的長度和空間位置計算當(dāng)前陣列的相位差模板，包括：通過以下公式根據(jù)所述第一基線的長度和空間位置以及所述第二基線的長度和空間位置計算當(dāng)前陣列的相位差模板；

v₁＝[(y₁-y₂)-(x₁-x₂)cot(α)]/L₁；

v₂＝(x₁-x₂)sec(α)/L₂；

其中，表示所述當(dāng)前陣列的相位差模板函數(shù)，v¹和v²均表示與當(dāng)前陣列的形狀有關(guān)的常量，表示所述第一基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，表示所述第二基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，m表示第一系數(shù)，n表示第二系數(shù)，α表示所述第一基線與所述第二基線之間的夾角，L₁表示所述第一基線的長度，L₂表示所述第二基線的長度，(x₁,y₁)表示對應(yīng)的第一陣元的坐標，(x₂,y₂)表示對應(yīng)的第二陣元的坐標。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面第四種可能的實施方式，其中，根據(jù)所述相位差模板在所述第二入射角度范圍內(nèi)確定所述入射電磁波的入射角度，包括：利用所述相位差模板計算所述第二入射角度范圍內(nèi)的各個角度對應(yīng)的相位差模板數(shù)據(jù)；獲取所述當(dāng)前陣列接收所述入射電磁波產(chǎn)生的相位差測量值；分別將各個角度對應(yīng)的所述相位差模板數(shù)據(jù)與所述相位差測量值代入測向代價函數(shù)進行計算，得到相關(guān)度，將所述相關(guān)度最大時對應(yīng)的角度確定為所述入射電磁波的入射角度。

第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種相關(guān)干涉儀測向裝置，所述裝置包括：角度范圍確定模塊，用于在當(dāng)前陣列中確定第一基線和第二基線，根據(jù)所述第一基線的長度和空間位置以及所述第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍；合理性判別模塊，用于對所述第一入射角度范圍內(nèi)的角度進行合理性判別，剔除所述第一入射角度范圍內(nèi)不滿足合理性要求的角度，剔除后的所述第一入射角度范圍作為第二入射角度范圍；相位差模板計算模塊，用于根據(jù)所述第一基線的長度和空間位置以及所述第二基線的長度和空間位置計算當(dāng)前陣列的相位差模板；入射角度確定模塊，用于根據(jù)所述相位差模板在所述第二入射角度范圍內(nèi)確定所述入射電磁波的入射角度。

結(jié)合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面第一種可能的實施方式，其中，所述角度范圍確定模塊包括：角度范圍確定單元，用于通過以下公式根據(jù)所述第一基線的長度和空間位置以及所述第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍；

${\widehat{\mathrm{\θ}}}_{mn}=\arctan 2\left(\frac{L_1\left({\widehat{\mathrm{\φ}}}_2+2\mathrm{\π}n\right)-L_2\cos \left(\mathrm{\α}\right)\left({\widehat{\mathrm{\φ}}}_1+2\mathrm{\π}m\right)}{L_2\sin \left(\mathrm{\α}\right)},{\widehat{\mathrm{\φ}}}_1+2\mathrm{\π}m\right);$

m∈[-M,M]∩Ζ，

n∈[-N,N]∩Ζ，k＝2πf/c；

其中，表示所述入射電磁波的方位角，表示所述入射電磁波的仰角，L₁表示所述第一基線的長度，L₂表示所述第二基線的長度，表示所述第一基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，表示所述第二基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，m表示第一系數(shù)，n表示第二系數(shù)，α表示所述第一基線與所述第二基線之間的夾角，c表示自由空間光速，f表示頻率，k表示中間系數(shù)，Ζ為整數(shù)集，運算符表示向下取整。

結(jié)合第二方面第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第二方面第二種可能的實施方式，其中，所述合理性判別模塊包括：剔除單元，用于將不滿足以下任意一個公式要求的所述第一系數(shù)m和所述第二系數(shù)n對應(yīng)的角度從所述第一入射角度范圍內(nèi)剔除；

且m和n同號；

且m和n異號。

結(jié)合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面第三種可能的實施方式，其中，所述相位差模板計算模塊包括：模板計算單元，用于通過以下公式根據(jù)所述第一基線的長度和空間位置以及所述第二基線的長度和空間位置計算當(dāng)前陣列的相位差模板；

v₁＝[(y₁-y₂)-(x₁-x₂)cot(α)]/L₁；

v₂＝(x₁-x₂)sec(α)/L₂；

其中，表示所述當(dāng)前陣列的相位差模板函數(shù)，v₁和v₂均表示與當(dāng)前陣列的形狀有關(guān)的常量，表示所述第一基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，表示所述第二基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，m表示第一系數(shù)，n表示第二系數(shù)，α表示所述第一基線與所述第二基線之間的夾角，L₁表示所述第一基線的長度，L₂表示所述第二基線的長度，(x₁,y₁)表示對應(yīng)的第一陣元的坐標，(x₂,y₂)表示對應(yīng)的第二陣元的坐標。

結(jié)合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面第四種可能的實施方式，其中，所述入射角度確定模塊包括：數(shù)據(jù)計算單元，用于利用所述相位差模板計算所述第二入射角度范圍內(nèi)的各個角度對應(yīng)的相位差模板數(shù)據(jù)；測量值獲取單元，用于獲取所述當(dāng)前陣列接收所述入射電磁波產(chǎn)生的相位差測量值；角度確定單元，用于分別將各個角度對應(yīng)的所述相位差模板數(shù)據(jù)與所述相位差測量值代入測向代價函數(shù)進行計算，得到相關(guān)度，將所述相關(guān)度最大時對應(yīng)的角度確定為所述入射電磁波的入射角度。

本發(fā)明實施例中，首先在當(dāng)前陣列中確定第一基線和第二基線，根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍，其次對第一入射角度范圍內(nèi)的角度進行合理性判別，剔除第一入射角度范圍內(nèi)不滿足合理性要求的角度，剔除后的第一入射角度范圍作為第二入射角度范圍，然后根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置計算當(dāng)前陣列的相位差模板，最后根據(jù)相位差模板在第二入射角度范圍內(nèi)確定入射電磁波的入射角度。通過本發(fā)明實施例中的相關(guān)干涉儀測向方法及裝置，能夠避免在整個空域范圍內(nèi)進行搜索電磁波的入射角度，將搜索范圍縮小為第二入射角度范圍，從而將二維相關(guān)干涉儀測向時的大范圍空域搜索變?yōu)閮H對部分角度的搜索，達到減小計算量的目的，緩解現(xiàn)有技術(shù)中的方法計算量大，難以滿足時效性要求的目的。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了本發(fā)明實施例所提供的相關(guān)干涉儀測向方法的流程示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實施例所提供的利用引導(dǎo)基線確定入射電磁波的第一入射角度范圍的示意圖；

圖3示出了本發(fā)明實施例所提供的相關(guān)干涉儀測向裝置的組成模塊示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

考慮到通過現(xiàn)有技術(shù)提供的相關(guān)干涉儀測向方法，需要在整個空域(所有仰角和所有方位角)范圍內(nèi)進行搜索，得到入射電磁波的入射角度，計算量大，難以滿足時效性要求，本發(fā)明實施例提供了一種相關(guān)干涉儀測向方法及裝置，下面首先介紹本發(fā)明實施例中的相關(guān)干涉儀測向方法的發(fā)明思想。

鑒于兩陣元間電磁波的相位差測量值是主值區(qū)間[-π,π]的一個值若兩陣元間的距離d>λ/2(λ為電磁波波長)，測量得到的相位差就可能不是真實的相位差，理想情況下，測量得到的相位差與真實的相位差φ之間的關(guān)系為式中，m∈[-M,M]∩Ζ(Ζ為整數(shù)集)，是與波長和陣元間距有關(guān)的一個整數(shù)，運算符表示向下取整。公式表明：當(dāng)測量得到的相位差為時，理論上可能有2M+1個相位差數(shù)據(jù)與之對應(yīng)，相位差的真實值包含在這2M+1個值之中，同時，這2M+1個相位差可以明確對應(yīng)2M+1個可能的入射角度，電磁波的真實入射角也存在于這組可能角度之中。

基于該發(fā)明思想，下面具體描述本發(fā)明實施例中的方法及裝置。

圖1示出了本發(fā)明實施例所提供的相關(guān)干涉儀測向方法的流程示意圖，如圖1所示，本實施例中的相關(guān)干涉儀測向方法包括以下步驟：

步驟S102，在當(dāng)前陣列中確定第一基線和第二基線，根據(jù)該第一基線的長度和空間位置以及該第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍。

基線為干涉儀測向中的一個術(shù)語，指當(dāng)前陣列中兩陣元之間的連線。在陣列中選取第一基線和第二計算作為引導(dǎo)基線，根據(jù)該引導(dǎo)基線確定電磁波的入射角度對應(yīng)的搜索角度范圍，在該搜索角度范圍內(nèi)搜索電磁波的入射角度，該電磁波的入射角度包括仰角和方位角。

本步驟中，通過以下公式(1)和公式(2)根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍；

${\widehat{\mathrm{\θ}}}_{mn}=\arctan 2\left(\frac{L_1\left({\widehat{\mathrm{\φ}}}_2+2\mathrm{\π}n\right)-L_2\cos \left(\mathrm{\α}\right)\left({\widehat{\mathrm{\φ}}}_1+2\mathrm{\π}m\right)}{L_2\sin \left(\mathrm{\α}\right)},{\widehat{\mathrm{\φ}}}_1+2\mathrm{\π}m\right)---\left(1\right)$

其中，m∈[-M,M]∩Ζ，n∈[-N,N]∩Ζ，k＝2πf/c，表示入射電磁波的方位角，表示入射電磁波的仰角，L₁表示第一基線的長度，L₂表示第二基線的長度，表示第一基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，表示第二基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，m表示第一系數(shù)，n表示第二系數(shù)，α表示第一基線與第二基線之間的夾角，c表示自由空間光速，f表示頻率，k表示中間系數(shù)，Ζ為整數(shù)集，運算符表示向下取整。

具體地，圖2示出了本發(fā)明實施例所提供的利用引導(dǎo)基線確定入射電磁波的第一入射角度范圍的示意圖。如圖2所示，對于入射電磁波的方位-仰角的聯(lián)合估計，首先在陣列中選取兩根呈一定夾角的基線作為引導(dǎo)基線，設(shè)兩根引導(dǎo)基線夾角為α，長度分別為L₁、L₂，第一基線與正北的夾角為β，電磁波入射角為θ′表示θ與β之間的差值，虛線op為電磁波入射示意線在xoy平面上的投影。鑒于陣列的孔徑(由陣列中距離最遠的兩陣元確定，對于圓陣，孔徑就是圓陣的直徑)在一定程度上決定了測向的精度和容差能力，引導(dǎo)基線盡量選擇長度等于或接近陣列孔徑的基線，以確保獲得較好的測向性能。

根據(jù)如圖2所示的兩引導(dǎo)基線能夠獲得第一基線對應(yīng)的真實相位差φ₁、第二基線對應(yīng)的真實相位差φ₂分別表示為：

式中：k＝2πf/c，c為自由空間光速；θ′＝θ-β。

定義四象限反正切函數(shù)arctan2(y,x)，表示xoy平面上坐標為(x,y)的點對應(yīng)的角度，其值域范圍為[-π,π]。

聯(lián)立公式(3)和公式(4)，可得：

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\arctan 2(\frac{L_1{\mathrm{\φ}}_2-L_2{\mathrm{\φ}}_{1}cos\left(\mathrm{\α}\right)}{L_2\sin \left(\mathrm{\α}\right)},{\mathrm{\φ}}_1)---\left(5\right)$

入射電磁波的真實方位角為θ＝θ′+β。

由于相位差測量值與只能是主值區(qū)間[-π,π]中的值，因此，只有引導(dǎo)基線長度小于半波長時，和才與真實相位差對應(yīng)。當(dāng)引導(dǎo)基線長度大于半波長時，與則對應(yīng)多個可能入射角度的電磁波在引導(dǎo)基線上測量出的相位差，這些角度上的電磁波在引導(dǎo)基線上的真實相位差與之間的關(guān)系為：

${\mathrm{\φ}}_1={\widehat{\mathrm{\φ}}}_1+2\mathrm{\π}m---\left(7\right)$

${\mathrm{\φ}}_2={\widehat{\mathrm{\φ}}}_2+2\mathrm{\π}n---\left(8\right)$

式中：m∈[-M,M]∩Ζ，n∈[-N,N]∩Ζ，

因此得到，入射電磁波的可能方位角和仰角分別表示為：

${\widehat{\mathrm{\θ}}}_{mn}=\arctan 2\left(\frac{L_1\left({\widehat{\mathrm{\φ}}}_2+2\mathrm{\π}n\right)-L_2\cos \left(\mathrm{\α}\right)\left({\widehat{\mathrm{\φ}}}_1+2\mathrm{\π}m\right)}{L_2\sin \left(\mathrm{\α}\right)},{\widehat{\mathrm{\φ}}}_1+2\mathrm{\π}m\right)---\left(9\right)$

這樣，入射電磁波可能的角度被鎖定在一個元素個數(shù)為(2M+1)×(2N+1)的點集中，而不是整個空域，從而減小了搜索范圍。將該點集定義為入射電磁波的第一入射角度范圍，符號為P₂，此時，測向代價函數(shù)(又稱相關(guān)度代價函數(shù))可以表示為：

式中，點集P₂中，除包含入射電磁波入射角度的估計值(即最后要求得的入射電磁波的入射角度，由于求解得到的角度與真實的角度之間可能存在偏差，因此稱為估計值)，還包含一組因三角函數(shù)周期性導(dǎo)致的模糊角度，通過在P₂限定的角度中搜索的最大值，就可以在這組模糊值中獲得入射電磁波入射角的估計值。

通過本步驟，能夠根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及該第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍，從而在該第一入射角度范圍內(nèi)搜索入射電磁波的入射角度，減少計算量，提高計算效率。

步驟S104，對第一入射角度范圍內(nèi)的角度進行合理性判別，剔除第一入射角度范圍內(nèi)不滿足合理性要求的角度，剔除后的第一入射角度范圍作為第二入射角度范圍。

本步驟中，對第一入射角度范圍內(nèi)的角度進行合理性判別，剔除第一入射角度范圍內(nèi)不滿足合理性要求的角度，包括：

將不滿足以下任意一個公式要求的第一系數(shù)m和第二系數(shù)n對應(yīng)的角度從第一入射角度范圍內(nèi)剔除；

公式(12)和公式(13)中的各個符號的含義參見公式(1)和公式(2)。

具體地，通過引導(dǎo)基線確定的第一入射角度范圍P₂，并沒有對每個元素的合理性進行判別，可能會導(dǎo)致對一些不合理的角度進行相關(guān)度計算，造成不必要的計算開支。因此，需先對P₂中各角度的合理性進行判別。

設(shè)L₂≥L₁，考慮到

當(dāng)φ₁≥0,φ₂≥0時，可得

當(dāng)φ₁<0,φ₂<0時，同理可以得到

|φ₁|+|φ₂|<2kL₁ cos(α/2)+k(L₂-L₁) (16)

當(dāng)φ₁≥0，φ₂≤0時，有

同樣地，當(dāng)φ₁<0，φ₂>0時，有

|φ₁|+|φ₂|<2kL₁ sin(α/2)+k(L₂-L₁) (18)

根據(jù)公式(15)、(16)、(17)、(18)，結(jié)合公式(7)和(8)可得出P₂中角度的合理性判別法則為：

當(dāng)φ₁與φ₂同號時，對搜索的角度對應(yīng)的m、n取值有如下約束：

$|m+n|\&le;\frac{2{\mathrm{kL}}_{1}cos(\mathrm{\&alpha;}/2)+k(L_2-L_1)-{\widehat{\mathrm{\&phi;}}}_1-{\widehat{\mathrm{\&phi;}}}_2}{2\mathrm{\&pi;}}---\left(19\right)$

此時，m與n也應(yīng)為同號。

當(dāng)φ₁與φ₂異號時，對搜索的角度對應(yīng)的m、n取值有如下約束：

$|m+n|\&le;\frac{2{\mathrm{kL}}_1\sin (\mathrm{\&alpha;}/2)+k(L_2-L_1)-{\widehat{\mathrm{\&phi;}}}_1-{\widehat{\mathrm{\&phi;}}}_2}{2\mathrm{\&pi;}}---\left(20\right)$

此時，m與n也應(yīng)為異號。

m、n不滿足上述關(guān)系時對應(yīng)的角度被視為不合理角度，需要從集合P₂中予以剔除。剔除全部不合理角度后，余下的角度構(gòu)成第二入射角度范圍，即點集P₃，點集P₃元素個數(shù)比P₂更少，進一步減小了計算量。

通過本步驟，能夠剔除第一入射角度范圍內(nèi)不滿足合理性要求的角度，進一步減少計算量。

步驟S106，根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置計算當(dāng)前陣列的相位差模板。

本步驟中通過以下公式(21)至公式(23)根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置計算當(dāng)前陣列的相位差模板。

v₁＝[(y₁-y₂)-(x₁-x₂)cot(α)]/L₁ (22)

v₂＝(x₁-x₂)sec(α)/L₂ (23)

其中，表示當(dāng)前陣列的相位差模板函數(shù)，v₁和v₂均表示與當(dāng)前陣列的形狀有關(guān)的常量，表示第一基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，表示第二基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，m表示第一系數(shù)，n表示第二系數(shù)，α表示第一基線與第二基線之間的夾角，L₁表示第一基線的長度，L₂表示第二基線的長度，(x₁,y₁)表示對應(yīng)的第一陣元的坐標，(x₂,y₂)表示對應(yīng)的第二陣元的坐標。

具體地，現(xiàn)有的相關(guān)干涉儀算法為了減小計算復(fù)雜度，通常都是事先建好一個全空域、全頻段的相位差數(shù)據(jù)模板。由于相位差數(shù)據(jù)模板在頻率和角度上都是離散的，因此，無法保證相位差數(shù)據(jù)模板對應(yīng)的模板數(shù)據(jù)的頻率和角度與入射電磁波真實的頻率和角度完全匹配。若想減小這一影響，則需要生成步進更小的相位差數(shù)據(jù)模板，但這也意味著需要更大的存儲資源花銷和更大的計算量。

本實施例中的方法在進行相關(guān)度計算時，同樣也面臨著如何建立相位差數(shù)據(jù)模板的問題。為了解決相關(guān)度計算時的角度、頻率匹配度與內(nèi)存資源占用度之間的矛盾，本實施例中的方法根據(jù)工作頻率和搜索角度對相位差數(shù)據(jù)模板對應(yīng)的模板數(shù)據(jù)進行實時計算，即實時建立相位差數(shù)據(jù)模板，不再事先建立數(shù)據(jù)模板。

與事先建好相位差數(shù)據(jù)模板的方式相比，采用實時計算模板數(shù)據(jù)的方式會引入額外的計算量，為了減小這一環(huán)節(jié)對測向時效性的影響，考慮對數(shù)據(jù)模板計算方式做一定的優(yōu)化。

設(shè)相關(guān)度計算中的相位差對應(yīng)兩陣元的坐標分別為(x₁,y₁)與(x₂,y₂)，其相位差可以表示為：

設(shè)β＝0，與角度對應(yīng)的引導(dǎo)基線的相位差分別為：

可以得到：

因此，相位差模板數(shù)據(jù)

式中，v₁＝[(y₁-y₂)-(x₁-x₂)cot(α)]/L₁；v₂＝(x₁-x₂)sec(α)/L₂。

將式(29)帶入式(11)，就可計算出角度為的相關(guān)度。當(dāng)陣形確定時，v₁與v₂都為常數(shù)，單個相位差模板數(shù)據(jù)的計算僅需要三次加法運算和兩次乘法運算，若直接利用式(24)計算相位差模板數(shù)據(jù)，則需要兩次余弦運算、一次正弦運算、六次乘法運算和一次加法運算。因此，計算相位差模板數(shù)據(jù)時，利用式(29)要比利用式(24)的計算復(fù)雜度低得多。

通過本步驟，能夠?qū)崟r計算當(dāng)前陣列的相位差模板，從而解決相關(guān)度計算時的角度、頻率匹配度與內(nèi)存資源占用度之間的矛盾。

步驟S108，根據(jù)相位差模板在第二入射角度范圍內(nèi)確定入射電磁波的入射角度。

本步驟具體包括：

(a1)利用相位差模板計算第二入射角度范圍內(nèi)的各個角度對應(yīng)的相位差模板數(shù)據(jù)；

(a2)獲取當(dāng)前陣列接收入射電磁波產(chǎn)生的相位差測量值；

(a3)分別將各個角度對應(yīng)的相位差模板數(shù)據(jù)與相位差測量值代入測向代價函數(shù)進行計算，得到相關(guān)度，將相關(guān)度最大時對應(yīng)的角度確定為入射電磁波的入射角度。

本步驟中，測向代價函數(shù)為上述公式(11)，即：

其中，考慮到陣元組陣后由于位置差異、遮擋等因素造成的幅度不一致，考慮采用加權(quán)方式的相關(guān)干涉儀算法，設(shè)定公式(11)中，

其中，A_i1、A_i2分別為相位差對應(yīng)的兩陣元接收電磁波的幅度。

綜上，本發(fā)明實施例中，首先在當(dāng)前陣列中確定第一基線和第二基線，根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍，其次對第一入射角度范圍內(nèi)的角度進行合理性判別，剔除第一入射角度范圍內(nèi)不滿足合理性要求的角度，剔除后的第一入射角度范圍作為第二入射角度范圍，然后根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置計算當(dāng)前陣列的相位差模板，最后根據(jù)相位差模板在第二入射角度范圍內(nèi)確定入射電磁波的入射角度。通過本發(fā)明實施例中的方法，能夠避免在整個空域范圍內(nèi)進行搜索電磁波的入射角度，將搜索范圍縮小為第二入射角度范圍，從而將二維相關(guān)干涉儀測向時的大范圍空域搜索變?yōu)閮H對部分角度的搜索，達到減小計算量的目的，緩解現(xiàn)有技術(shù)中的方法計算量大，難以滿足時效性要求的目的。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實施例中的方法還具有以下優(yōu)勢：

(1)現(xiàn)有技術(shù)在超短波測向處理中僅考慮方位角的相關(guān)搜索，當(dāng)電磁波以一定仰角入射時，存在搜索不到準確方位的風(fēng)險，本實施例中的方法在超短波測向處理中引入了方位角與仰角的聯(lián)合估計處理方法，提供了對在仰角面上30度范圍內(nèi)電磁波的測向能力。

(2)本實施例中的方法提出了引導(dǎo)基線的思想，將電磁波的入射角度的搜索范圍大大減小。

(3)本實施例中的方法制定了搜索方位合理性的判別法則，具體見步驟S104。

(4)本實施例中的方法提出了一種高效的相位差模板實時計算處理方法，具體見步驟S106。

(5)本實施例中的方法對引導(dǎo)基線的夾角無限制，解決了任意面陣的快速相關(guān)干涉儀測向問題。

對應(yīng)上述的相關(guān)干涉儀測向方法，本發(fā)明實施例還提供了一種相關(guān)干涉儀測向裝置。圖3示出了本發(fā)明實施例所提供的相關(guān)干涉儀測向裝置的組成模塊示意圖，如圖3所示，該裝置包括

角度范圍確定模塊31，用于在當(dāng)前陣列中確定第一基線和第二基線，根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍；

合理性判別模塊32，用于對第一入射角度范圍內(nèi)的角度進行合理性判別，剔除第一入射角度范圍內(nèi)不滿足合理性要求的角度，剔除后的第一入射角度范圍作為第二入射角度范圍；

相位差模板計算模塊33，用于根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置計算當(dāng)前陣列的相位差模板；

入射角度確定模塊34，用于根據(jù)相位差模板在第二入射角度范圍內(nèi)確定入射電磁波的入射角度。

優(yōu)選地，角度范圍確定模塊31包括：

角度范圍確定單元，用于通過以下公式根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍；

${\widehat{\mathrm{\&theta;}}}_{mn}=\arctan 2\left(\frac{L_1\left({\widehat{\mathrm{\&phi;}}}_2+2\mathrm{\&pi;}n\right)-L_2\cos \left(\mathrm{\&alpha;}\right)\left({\widehat{\mathrm{\&phi;}}}_1+2\mathrm{\&pi;}m\right)}{L_2\sin \left(\mathrm{\&alpha;}\right)},{\widehat{\mathrm{\&phi;}}}_1+2\mathrm{\&pi;}m\right);$

m∈[-M,M]∩Ζ，

n∈[-N,N]∩Ζ，k＝2πf/c；

其中，表示入射電磁波的方位角，表示入射電磁波的仰角，L₁表示第一基線的長度，L₂表示第二基線的長度，表示第一基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，表示第二基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，m表示第一系數(shù)，n表示第二系數(shù)，α表示第一基線與第二基線之間的夾角，c表示自由空間光速，f表示頻率，k表示中間系數(shù)，Ζ為整數(shù)集，運算符表示向下取整。

優(yōu)選地，合理性判別模塊32包括：

剔除單元，用于將不滿足以下任意一個公式要求的第一系數(shù)m和第二系數(shù)n對應(yīng)的角度從第一入射角度范圍內(nèi)剔除；

且m和n同號；

且m和n異號。

優(yōu)選地，相位差模板計算模塊33包括：

模板計算單元，用于通過以下公式根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置計算當(dāng)前陣列的相位差模板；

v₁＝[(y₁-y₂)-(x₁-x₂)cot(α)]/L₁；

v₂＝(x₁-x₂)sec(α)/L₂；

其中，表示當(dāng)前陣列的相位差模板函數(shù)，v₁和v₂均表示與當(dāng)前陣列的形狀有關(guān)的常量，表示第一基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，表示第二基線對應(yīng)的兩個陣元的相位差測量值，m表示第一系數(shù)，n表示第二系數(shù)，α表示第一基線與第二基線之間的夾角，L₁表示第一基線的長度，L₂表示第二基線的長度，(x₁,y₁)表示對應(yīng)的第一陣元的坐標，(x₂,y₂)表示對應(yīng)的第二陣元的坐標。

優(yōu)選地，入射角度確定模塊34包括：數(shù)據(jù)計算單元，用于利用相位差模板計算第二入射角度范圍內(nèi)的各個角度對應(yīng)的相位差模板數(shù)據(jù)；測量值獲取單元，用于獲取當(dāng)前陣列接收入射電磁波產(chǎn)生的相位差測量值；角度確定單元，用于分別將各個角度對應(yīng)的相位差模板數(shù)據(jù)與相位差測量值代入測向代價函數(shù)進行計算，得到相關(guān)度，將相關(guān)度最大時對應(yīng)的角度確定為入射電磁波的入射角度。

本發(fā)明實施例中，首先在當(dāng)前陣列中確定第一基線和第二基線，根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置確定入射電磁波的第一入射角度范圍，其次對第一入射角度范圍內(nèi)的角度進行合理性判別，剔除第一入射角度范圍內(nèi)不滿足合理性要求的角度，剔除后的第一入射角度范圍作為第二入射角度范圍，然后根據(jù)第一基線的長度和空間位置以及第二基線的長度和空間位置計算當(dāng)前陣列的相位差模板，最后根據(jù)相位差模板在第二入射角度范圍內(nèi)確定入射電磁波的入射角度。通過本發(fā)明實施例中的裝置，能夠避免在整個空域范圍內(nèi)進行搜索電磁波的入射角度，將搜索范圍縮小為第二入射角度范圍，從而將二維相關(guān)干涉儀測向時的大范圍空域搜索變?yōu)閮H對部分角度的搜索，達到減小計算量的目的，緩解現(xiàn)有技術(shù)中的方法計算量大，難以滿足時效性要求的目的。

本發(fā)明實施例所提供的相關(guān)干涉儀測向裝置可以為設(shè)備上的特定硬件或者安裝于設(shè)備上的軟件或固件等。本發(fā)明實施例所提供的裝置，其實現(xiàn)原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果和前述方法實施例相同，為簡要描述，裝置實施例部分未提及之處，可參考前述方法實施例中相應(yīng)內(nèi)容。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，前述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過程，均可以參考上述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

在本發(fā)明所提供的實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，又例如，多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明提供的實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋，此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

最后應(yīng)說明的是：以上所述實施例，僅為本發(fā)明的具體實施方式，用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制，本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍。都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。