相位干涉仪测向系统相位补偿方法及系统、电子设备与流程

1.本发明涉及无线电监测测向技术领域，尤指一种相位干涉仪测向系统相位补偿方法及系统、电子设备。


背景技术：

2.为适应新形势下战场环境的干扰防护以及民用领域的电磁环境监测等需求，无线电测向的应用日益广泛。在无源测向定位领域，常用的测向体制有幅度比较式测向体制、干涉仪测向体制、空间谱估计测向体制等。但当前单从测向体制上讲，比干涉仪测向体制更优越的只有空间谱估计而已，但是其复杂的计算过程决定了系统实现的复杂性。综上所述，综合考虑各方面性能指标与实现难度，最优秀的测向体制仍然是干涉仪体制测向系统。
3.相位干涉仪是通过比较测得的测向天线阵中阵元之间信号的相位分布与样本库中的方位、频率变化相关的参考值之间的相关性，最终测得目标辐射源信号的来波方向。正是由于这种原因使得相位干涉仪测向系统的测向结果对相位误差的敏感度很高并容易受其影响。因此,保证各通道间相位差的准确性成了相位干涉仪测向的关键所在。
4.目前用的较多的多通道接收机是测向系统中信号必然要通过的关键环节之一，正是这种存在不一致性的多通道的接收方式会给经过接收系统的信号带来不同的幅度增益和相移特性，即幅相误差来源。现实的工程应用中，组成多通道接收系统的元器件等器件由于制造工艺的问题其电特性并不是完全一致的，此外测向阵的装配等问题的存在也导致各个接收通道的幅度增益和相移特性不一致，通道间的相位失衡将会给干涉仪测向系统的测向精度产生恶劣的影响。
5.相位误差补偿的传统方法是采用事先校准的办法，事先测得各个接收通道的相位差，测向时由测得的相位减去通道间相位差，得到辐射源到达各个天线通道的真实相位。该方法要求各通道的微波器件和电缆在各种环境和温度下都保持相频特性的相对稳定，这是非常困难的。
6.另外，现有技术中在天线开关阵天线振子馈电信号输入端通过射频开关增加校准源信号，然后通过射频开关进行选择进入相应通道。该方法的原理是，在测向时，控制开关的输入端切换到校正源一侧，通过校正源信号输出同频的信号通过接收通道，然后计算出相应的相位及相位差；进一步通过控制开关，将开关打到待测信号一侧，待测信号通过接收通道，然后计算出相应的相位；最后将校正源通过各接收通道计算的相位差作为补偿值，补偿待测信号通过接收通道的相位，即可消除通道不一致带来的相位偏差。此方法虽能解决各通道相位不一致的问题，但是每次测向时，都需要实时获取校正相位，增加了测向时间，同时也增加了处理器开销，对快速信号或跳变信号的测向增加了难度。此外，在现有技术当中补偿相位的获取还需借助外部仪器设备来完成，工作量较大，成本较高，操作不便利。
7.因此，如何提供一种能够解决上述问题的相位干涉仪的测向系统相位补偿方法及系统，是目前需要解决的问题。


技术实现要素：

8.为解决上述问题，本发明的主要目的在于提供一种相位干涉仪测向系统相位补偿方法，其可以解决现有相位干涉仪的测向系统相位补偿过程中因元器件、电缆随天气环境因素，相频特性不稳性的问题。
9.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
10.一种相位干涉仪测向系统相位补偿方法，包括：
11.步骤1，天线自检，判断全频段各通道相位是否一致，若否，开启校准源，设置频段及步长，采集校准源信号，对有异常的频段进行相位补偿文件制作；若是，则跳过相位补偿文件制作；
12.步骤2，关闭校准源，设置测向参数，采集空中无线电信号；
13.步骤3，切换天线开关，采集双通道数据，计算两个通道之间的相位差；其中，通道rf1用于采集参考振子信号，通道rf2用于采集采样振子1-9的信号；
14.步骤4，步骤3所计算的相位差与相位差补偿参数进行相差；
15.步骤5，补偿后的相位差与相位样本库进行相关运算，以获得实际信号的来波方向；
16.进一步，所述相位干涉仪测向系统包括：测向主机和测向天线阵，所述测向主机与所述测向天线阵连接。
17.进一步，所述测向天线阵包括：天线开关阵、天线极化选择匹配电路、天线阵元，所述天线开关阵通过所述天线极化选择匹配电路与所述天线阵元连接。
18.进一步，所述天线开关阵包括：射频rf天关、滤波器、功率放大器及功分器。
19.进一步，所述天线阵元包括：1个全向天线振子和9个方向性振子。
20.进一步，所述测向主机包括双通道接收机和测向信号处理器，所述双通道接收机与所述测向信号处理器连接。
21.本发明还提供一种相位干涉仪测向系统相位补偿系统，所述相位干涉仪测向系统相位补偿系统用于执行如以上所述的方法。
22.本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：程序，所述程序用于执行如以上所述的方法。
23.进一步，所述电子设备包括：处理器和存储器，所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行。
24.本发明的有益效果在于：
25.本发明包括：步骤1，天线自检，判断全频段各通道相位是否一致，若否，开启校准源，设置频段及步长，采集校准源信号，对有异常的频段进行相位补偿文件制作；若是，则跳过相位补偿文件制作；步骤2，关闭校准源，设置测向参数，采集空中无线电信号；步骤3，切换天线开关，采集双通道数据，计算两个通道之间的相位差；其中，通道rf1用于采集参考振子信号，通道rf2用于采集采样振子1-9的信号；步骤4，步骤3所计算的相位差与相位差补偿参数进行相差；步骤5，补偿后的相位差与相位样本库进行相关运算，以获得实际信号的来波方向；本发明可以解决现有相位干涉仪的测向系统相位补偿过程中因元器件、电缆等随天气环境因素变化，相频特性不稳性的问题。
附图说明
26.图1是本发明的流程图。
27.图2是本发明所述相位干涉仪测向系统天线开关阵电路框图。
28.图3是本发明所述相位干涉仪测向系统的示意图。
29.图4是本发明相位差补偿文件制作的流程图。
30.图5是本发明所述相位干涉仪测向系统测向流程图。
具体实施方式
31.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
32.请参阅图1-5所示，本发明关于一种相位干涉仪测向系统相位补偿方法及系统、电子设备。
33.一种相位干涉仪测向系统相位补偿方法，包括：
34.步骤1，天线自检，判断全频段各通道相位是否一致，若否，开启校准源，设置频段及步长，采集校准源信号，对有异常的频段进行相位补偿文件制作；若是，则跳过相位补偿文件制作；
35.步骤2，关闭校准源，设置测向参数，采集空中无线电信号；
36.步骤3，切换天线开关，采集双通道数据，计算两个通道之间的相位差；其中，通道rf1用于采集参考振子信号，通道rf2用于采集采样振子1-9的信号；
37.步骤4，步骤3所计算的相位差与相位差补偿参数进行相差；
38.步骤5，补偿后的相位差与相位样本库进行相关运算，以获得实际信号的来波方向；
39.需要说明的是，相位干涉仪测向的传统方法是采用事先校准的办法，但是元器件、电缆等随天气环境因素变化，导致在实际测试过程中，测向精度时不可靠或跳动。
40.本发明中双通道测向系统的接收机由共参考的双信道接收单元和校准源组成，共参考保证了两个通道接收单元的相位基本一致，通过校准源的加入，确保了测向双信道接收通路的相位误差得到及时校准。具体做法，每次启动测向作业时，对各通道遍历整个频段频点进行相位差计算，保存相位差文件，当进行指定频段频点进行测向时，直接调用相位差文件用作相位补偿，提高测向速度和效率。
41.本发明是在测向作业开始或开机时对各通道整个频段频点进行相位差自检，对有相位差异常的频段进行相位计算，进一步计算出相位差，并保存，用作后期进行测向时的相位补偿，提高测向速度和效率。
42.需要强调的是，测向系统在使用之前，必须先进行样本采集，只有有了样本，测向结果才是正确可信的，样本采集生成相位样本，保存在相位样本文件中，实际测向时将实时测量的结果与样本文件进行相关运算，得出最佳可能的方位作为来波方向。
43.进一步地，所述相位干涉仪测向系统包括：测向主机和测向天线阵，所述测向主机与所述测向天线阵连接。进一步地，所述测向天线阵包括：天线开关阵、天线极化选择匹配电路、天线阵元，所述天线开关阵通过所述天线极化选择匹配电路与所述天线阵元连接。进
一步地，所述天线开关阵包括：射频rf天关、滤波器、功率放大器及功分器。进一步地，所述天线阵元包括：1个全向天线振子和9个方向性振子。进一步地，所述测向主机包括双通道接收机和侧向信号处理器，所述双通道接收机与所述侧向信号处理器连接。请参阅图3和4，所述相位干涉仪测向系统由测向主机和测向天线阵组成，其中测向天线阵由天线开关阵、天线极化选择匹配电路、天线阵元三部分组成。天线阵元，用于接收空中无线电电磁波；天线极化选择匹配电路，用于天线的极化选择及阻抗匹配输出50欧；天线开关阵，由射频rf天关、滤波器、功率放大器及功分器组成，功能按相位干涉仪测向算法和测向天线阵自检算法需求将振子分配到两个接收通道。
44.本发明还提供一种相位干涉仪测向系统相位补偿系统，所述相位干涉仪测向系统相位补偿系统用于执行如以上所述的方法。
45.本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：程序，所述程序用于执行如以上所述的方法。
46.进一步地，所述电子设备包括：处理器和存储器，所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行。
47.以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种相位干涉仪测向系统相位补偿方法，其特征在于，包括：步骤1，天线自检，判断全频段各通道相位是否一致，若否，开启校准源，设置频段及步长，采集校准源信号，对有异常的频段进行相位补偿文件制作；若是，则跳过相位补偿文件制作；步骤2，关闭校准源，设置测向参数，采集空中无线电信号；步骤3，切换天线开关，采集双通道数据，计算两个通道之间的相位差；其中，通道rf1用于采集参考振子信号，通道rf2用于采集采样振子1-9的信号；步骤4，步骤3所计算的相位差与相位差补偿参数进行相差；步骤5，补偿后的相位差与相位样本库进行相关运算，以获得实际信号的来波方向。2.根据权利要求1所述的相位干涉仪测向系统相位补偿方法，其特征在于：所述相位干涉仪测向系统包括：测向主机和测向天线阵，所述测向主机与所述测向天线阵连接。3.根据权利要求2述的相位干涉仪测向系统相位补偿方法，其特征在于：所述测向天线阵包括：天线开关阵、天线极化选择匹配电路、天线阵元，所述天线开关阵通过所述天线极化选择匹配电路与所述天线阵元连接。4.根据权利要求3述的相位干涉仪测向系统相位补偿方法，其特征在于：所述天线开关阵包括：射频rf天关、滤波器、功率放大器及功分器。5.根据权利要求4述的相位干涉仪测向系统相位补偿方法，其特征在于：所述天线阵元包括：1个全向天线振子和9个方向性振子。6.根据权利要求2述的相位干涉仪测向系统相位补偿方法，其特征在于：所述测向主机包括双通道接收机和测向信号处理器，所述双通道接收机与所述测向信号处理器连接。7.一种相位干涉仪测向系统相位补偿系统，其特征在于：所述相位干涉仪测向系统相位补偿系统用于执行如权利要求1-6任一项所述的方法。8.一种电子设备，其特征在于：包括：程序，所述程序用于执行如权利要求1-6任一项所述的方法。9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于：包括：处理器和存储器，所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行。

技术总结
本发明涉及相位干涉仪测向系统相位补偿方法及系统、电子设备，包括：步骤1，天线自检，判断全频段各通道相位是否一致，若否，开启校准源，设置频段及步长，采集校准源信号，对有异常的频段进行相位补偿文件制作；若是，则跳过相位补偿文件制作；步骤2，关闭校准源，设置测向参数，采集空中无线电信号；步骤3，切换天线开关，采集双通道数据，计算两个通道之间的相位差；其中，通道RF1用于采集参考振子信号，通道RF2用于采集采样振子1-9的信号；步骤4，步骤3所计算的相位差与相位补偿文件进行相差；步骤5，补偿后的相位差与相位样本库进行相关运算，以获得实际信号的来波方向；本发明可以解决现有相位干涉仪的测向系统相位补偿过程中因元器件、电缆等随天气环境因素变化，相频特性不稳性的问题。性不稳性的问题。性不稳性的问题。


技术研发人员：张海涛
受保护的技术使用者：广州辰创科技发展有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/8/5