测向问题

基于 N 元平面阵的半空间测向算法 本节探讨利用分布在同一平面上的点源天线进行三维半空间测向的最小二乘算法。假设 xoy 平面上分布着 N 个点源天线，坐标分别为 (x₁, y₁), (x₂, y₂), ..., (xₙ, yₙ)。为方便讨论，假设基线由这些点源天线和坐标原点处的一个虚拟天线构成。实际应用中，基线端点不在原点的情况下，可将其一端平移至原点。由于测向过程中使用的是两天线的相对相位差，因此这种平移操作不影响最终结果。 设入射波波数为 k，从 (θ, φ) 方向入射到阵面上。令 s = sinθcosφ，t = sinθsinφ，则入射波在第 i 个阵元与坐标原点处引起的理论相位差除以波数 k 为： γᵢ = -(sxᵢ + tyᵢ) 对于实测相位差，除以波数 k 后记为 ρᵢ。 定义目标函数： S = ∑(ρᵢ - γᵢ)² = ∑(sxᵢ + tyᵢ + ρᵢ)²

在非线性控制系统中，详细讨论了MATLAB在半空间测向问题上的应用。通过不同求极值方法，我们给出了二维测向和三维测向中来波入射角的确定公式。以五元阵为例，特别说明了二维测向如何是三维测向的特殊情况。

干涉仪测向基本原理 测向遥控装置和测向天线阵通常由多个天线阵元组成，不同的测向体制和方法会涉及到阵元的选择和利用问题，如测向波束的形成、波束是否旋转、是否采用全部阵元进行测向等。这些问题需要考虑天线阵元选择控制、方向图旋转控制、测向基础转换控制以及天线类型选择控制。这些控制方法的复杂性差异较大。 考虑到测向天线阵场地以及其良好的电磁环境，短波多波道干涉仪测向的天线阵地通常与测向接收机和处理器的距离约为1000m左右，因此需要考虑射频信号的传输损耗、补偿平衡、多基础和多天线类型的选择转换及控制信号的传输问题。干涉仪测向遥控装置在这些测向系统中是较为复杂的。 干涉仪测向原理 电磁波入射方向的信息包含在极化矢量的状态和相位波前的状态中。对于没有多波分辨能力的测向方法，它们依赖于这两种物理特性之一来确定方向。干涉仪是一种相位敏感性方法，通过测量电磁波的相位波前来确定波源方向。与传统的测向方法不同，干涉仪不需要对信号进行预处理，而是通过测量传感器之间的相位关系来直接确定方向。 通常情况下，干涉仪测向系统依赖于多个天线元的相位关系来确定电磁波的入射方向。为了能单值确定方向，至少需要三个天线元。最简单的干涉仪是由三个天线元组成，这些天线元排列成一个直角等腰三角形，如图所示。

多基线测向算法利用多条基线消除模糊性，包括镜像模糊性和相位测量引起的模糊性。算法不区分测向模糊性类型，并进行去模糊处理。考虑两条不平行基线，长度分别为DJ和Dj，并设法线与x轴的夹角分布为rp和竹。当来波方位角为rPo时，利用两条基线测出相位差\"和y扣，反演出两基线测到的入射角主值∥。和卢，0表示为： fl,o=sin-l盟2xD,(4-12a、 tim=sin-1荔,’．万I／／j．o r4-12b)根据相位差，由(4—8)式可确定一组方位角值识，和纪。，而实际的方位角‰一定包含在其中，有万．纪m 2能+-ff—Sill (sinfl,舯，争(4—13a) ％2砟+争sin弋sin办棚告) ⋯3b)方程(4-13)给出的仅仅是基线一侧的模糊角，在基线的另一侧还有沿着该条基线对称分布的镜像模糊角。根据(4—9)式，基线单侧模糊角数分别为m，和m，

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