干涉儀測(cè)向原理、方法與應(yīng)用

目 錄
第1章 緒論 1
1.1 電磁波的干涉現(xiàn)象與干涉測(cè)量 3
1.1.1 電磁波的各種干涉現(xiàn)象 3
1.1.2 使用干涉儀對(duì)電磁波進(jìn)行干涉測(cè)量 6
1.2 光波頻段的電磁波干涉測(cè)量及其重大歷史事件 8
1.2.1 Michelson-Morley干涉實(shí)驗(yàn)——證實(shí)了“以太”的不存在性 8
1.2.2 LIGO干涉實(shí)驗(yàn)——證實(shí)了引力波的存在性 10
1.3 無(wú)線電波頻段的電磁波干涉測(cè)量與電子對(duì)抗偵察應(yīng)用 12
1.3.1 電子對(duì)抗偵察技術(shù)方向簡(jiǎn)介 12
1.3.2 對(duì)無(wú)線電波信號(hào)的瞬時(shí)測(cè)頻 13
1.3.3 對(duì)無(wú)線電波信號(hào)的干涉儀測(cè)向 18
1.3.4 公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)道的具備干涉儀測(cè)向功能的電子對(duì)抗偵察裝備 21
1.3.5 測(cè)向應(yīng)用的主要技術(shù)指標(biāo)與單位換算關(guān)系 23
1.4 本書(shū)的篇章結(jié)構(gòu)與主要內(nèi)容 25
本章參考文獻(xiàn) 27
第2章 干涉儀測(cè)向的理論模型與解算方法 29
2.1 長(zhǎng)短基線組合干涉儀測(cè)向 29
2.1.1 一維線陣干涉儀測(cè)向模型 29
2.1.2 測(cè)向誤差影響因素與相鄰基線長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 32
2.1.3 虛擬基線與參差基線的設(shè)計(jì) 34
2.1.4 一維線陣干涉儀測(cè)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)示例 39
2.1.5 從一維線陣干涉儀測(cè)向到二維面陣干涉儀測(cè)向的模型擴(kuò)展 41
2.2 干涉儀測(cè)向中相位差解模糊的輔助方法 43
2.2.1 用比幅測(cè)向結(jié)果來(lái)解干涉儀的相位差模糊 44
2.2.2 聯(lián)合到達(dá)時(shí)間差估計(jì)的干涉儀相位差解模糊方法 45
2.2.3 干涉儀相位差的概率解模糊與其他解模糊方法 46
2.3 相關(guān)干涉儀測(cè)向 48
2.3.1 相關(guān)干涉儀測(cè)向模型 48
2.3.2 對(duì)相關(guān)干涉儀測(cè)向方法的改進(jìn)與實(shí)現(xiàn) 52
2.3.3 無(wú)線電頻譜監(jiān)測(cè)應(yīng)用中的單通道相關(guān)干涉儀測(cè)向 59
2.4 相關(guān)干涉儀測(cè)向的應(yīng)用舉例與產(chǎn)品介紹 62
2.4.1 超短波頻段相關(guān)干涉儀的一維測(cè)向 62
2.4.2 對(duì)L頻段海事衛(wèi)星通信終端上行信號(hào)的相關(guān)干涉儀測(cè)向 63
2.4.3 20～3000MHz的三層5元圓陣相關(guān)干涉儀測(cè)向 64
2.4.4 Ku頻段圓陣相關(guān)干涉儀的一維測(cè)向 65
2.4.5 羅德與施瓦茨公司研制的典型相關(guān)干涉儀測(cè)向產(chǎn)品 66
2.5 對(duì)干涉儀測(cè)向模型中應(yīng)用邊界條件的分析與討論 69
2.5.1 對(duì)平面電磁波測(cè)向與對(duì)球面電磁波測(cè)向的差異 69
2.5.2 一維線陣干涉儀測(cè)向在三維空間中的圓錐效應(yīng) 72
2.5.3 二維圓陣相關(guān)干涉儀在一維方位測(cè)向時(shí)不同仰角的影響 72
本章參考文獻(xiàn) 74
第3章 干涉儀通道間信號(hào)的相位差測(cè)量及誤差特性分析 77
3.1 接收通道間信號(hào)的相位差測(cè)量——鑒相技術(shù) 77
3.1.1 模擬鑒相技術(shù) 77
3.1.2 時(shí)域數(shù)字鑒相技術(shù) 81
3.1.3 頻域數(shù)字鑒相技術(shù) 84
3.1.4 時(shí)域數(shù)字鑒相與頻域數(shù)字鑒相的性能對(duì)比 85
3.2 干涉儀通道間信號(hào)的相位差測(cè)量所能達(dá)到的精度 87
3.2.1 信噪比的不同定義及相互之間的換算關(guān)系 87
3.2.2 影響干涉儀通道間相位差測(cè)量的因素與相位差測(cè)量精度的計(jì)算 91
3.2.3 利用去調(diào)制理論解釋干涉儀相位差測(cè)量精度計(jì)算公式 95
3.2.4 利用匹配濾波理論解釋干涉儀相位差測(cè)量精度計(jì)算公式 97
3.3 特殊場(chǎng)景下的干涉儀測(cè)向與通道間信號(hào)的相位差測(cè)量 101
3.3.1 對(duì)帶內(nèi)功率信噪比為負(fù)分貝數(shù)的數(shù)字調(diào)相信號(hào)的干涉儀測(cè)向 101
3.3.2 非對(duì)稱干涉儀測(cè)向及相位差測(cè)量精度分析 105
3.4 干涉儀時(shí)差測(cè)向分析模型與單基線干涉儀測(cè)向應(yīng)用 109
3.4.1 電磁波在干涉儀基線上的渡越效應(yīng) 109
3.4.2 干涉儀時(shí)差測(cè)向分析模型 110
3.4.3 對(duì)頻域非完整信號(hào)的單基線干涉儀測(cè)向 115
3.4.4 基于相位差進(jìn)行測(cè)向與基于時(shí)差進(jìn)行測(cè)向的精度對(duì)比 118
本章參考文獻(xiàn) 119
第4章 干涉儀的單元天線及其模型近似的相關(guān)問(wèn)題分析 121
4.1 各種典型的干涉儀單元天線 121
4.1.1 偶極子天線 123
4.1.2 寬帶螺旋天線 124
4.1.3 對(duì)數(shù)周期天線 125
4.1.4 Sinuous天線 127
4.1.5 喇叭天線 128
4.2 單元天線相位中心的確定與頻率無(wú)關(guān)干涉儀測(cè)向 129
4.2.1 偶極子對(duì)數(shù)周期天線的可變相位中心 129
4.2.2 基于對(duì)數(shù)周期單元天線的頻率無(wú)關(guān)干涉儀測(cè)向 132
4.2.3 采用頻率無(wú)關(guān)干涉儀構(gòu)成比幅比相復(fù)合測(cè)向系統(tǒng) 133
4.2.4 基于錐螺旋天線的頻率無(wú)關(guān)干涉儀測(cè)向 134
4.3 采用拋物面天線作為干涉儀的單元天線 136
4.3.1 拋物面天線的特性 136
4.3.2 拋物面天線的架設(shè)與反射式干涉儀 137
4.3.3 帶反射鏡旋轉(zhuǎn)的反射式旋轉(zhuǎn)干涉儀 139
4.4 與單元天線相關(guān)的各種因素對(duì)干涉儀測(cè)向的影響分析 140
4.4.1 單元天線極化的一致性對(duì)干涉儀測(cè)向的影響 140
4.4.2 單元天線波束旁瓣對(duì)干涉儀測(cè)向的影響 142
4.4.3 天線罩對(duì)干涉儀測(cè)向的影響 143
4.4.4 寬頻帶圓陣干涉儀測(cè)向中單元天線之間的互耦效應(yīng) 145
4.5 單元天線中的噪聲與極低信噪比條件下的信號(hào)接收新模型 146
4.5.1 傳統(tǒng)的陣列信號(hào)接收模型 146
4.5.2 天線中的噪聲與外界環(huán)境背景輻射 147
4.5.3 陣列信號(hào)接收新模型 148
4.5.4 陣列信號(hào)接收新模型的應(yīng)用及對(duì)干涉儀測(cè)向的影響 150
本章參考文獻(xiàn) 152
第5章 干涉儀的各種天線陣型及其與應(yīng)用相關(guān)的問(wèn)題分析 154
5.1 十字交叉干涉儀 155
5.1.1 雙十字交叉形式的二維干涉儀 155
5.1.2 NAVSPASUR系統(tǒng)中二維測(cè)向的十字交叉干涉儀 155
5.1.3 基線分離的十字干涉儀及其二維測(cè)向處理系統(tǒng) 156
5.1.4 十字交叉干涉儀工程產(chǎn)品示例 159
5.2 圓陣干涉儀 160
5.2.1 圓陣干涉儀二維測(cè)向通用模型 161
5.2.2 將圓陣二維測(cè)向分解為兩個(gè)一維相關(guān)干涉儀測(cè)向 161
5.2.3 9元均勻橢圓陣干涉儀一維測(cè)向 162
5.2.4 圓陣干涉儀工程產(chǎn)品示例 163
5.3 其他陣型干涉儀 166
5.3.1 L形陣干涉儀 166
5.3.2 環(huán)形陣（Y形陣）干涉儀 167
5.3.3 半圓陣干涉儀及其擴(kuò)展形式 168
5.3.4 三維空間布陣的立體基線干涉儀 169
5.4 旋轉(zhuǎn)干涉儀 170
5.4.1 旋轉(zhuǎn)干涉儀測(cè)向原理與模型 171
5.4.2 旋轉(zhuǎn)干涉儀中的相位差解模糊與測(cè)向求解方法 172
5.4.3 旋轉(zhuǎn)干涉儀的典型應(yīng)用與其他演變形式 173
5.5 干涉儀測(cè)向與陣列測(cè)向的對(duì)比與綜合 174
5.5.1 干涉儀測(cè)向與典型陣列測(cè)向方法的對(duì)比 175
5.5.2 干涉儀測(cè)向與陣列測(cè)向的綜合應(yīng)用 177
5.6 影響干涉儀測(cè)向工程應(yīng)用的內(nèi)外因素與改善措施 178
5.6.1 外部主要影響因素：工作場(chǎng)地對(duì)干涉儀測(cè)向的影響 179
5.6.2 內(nèi)部主要影響因素：接收支路差異對(duì)干涉儀測(cè)向的影響 180
5.6.3 干涉儀測(cè)向中兩類校正系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用對(duì)比 182
5.6.4 干涉儀測(cè)向的其他校正方法及應(yīng)用 185
本章參考文獻(xiàn) 190
第6章 同頻多信號(hào)同時(shí)進(jìn)入干涉儀的效應(yīng)分析 193
6.1 多徑效應(yīng)對(duì)干涉儀測(cè)向的影響分析 193
6.2 對(duì)干涉儀測(cè)向系統(tǒng)的人為主動(dòng)同頻干擾 195
6.2.1 三點(diǎn)源對(duì)干涉儀一維測(cè)向的相關(guān)干擾 196
6.2.2 兩點(diǎn)源對(duì)干涉儀一維測(cè)向的相干干擾 197
6.2.3 兩點(diǎn)源對(duì)干涉儀二維測(cè)向的相干干擾 199
6.2.4 相干干擾在抗反輻射攻擊的相干誘餌中的應(yīng)用 200
6.3 干涉儀對(duì)同時(shí)同頻多信號(hào)的測(cè)向方法 200
6.3.1 基于矢量合成的干涉儀對(duì)相干信號(hào)的測(cè)向 201
6.3.2 以DBF陣列天線為單元天線的干涉儀測(cè)向 206
6.3.3 在地面鏡像反射干擾條件下干涉儀對(duì)主信號(hào)的測(cè)向 208
6.3.4 基于信號(hào)盲分離的同頻多信號(hào)測(cè)向 209
6.4 同時(shí)同頻多信號(hào)的陣列測(cè)向方法及其在干涉儀測(cè)向中的延續(xù)應(yīng)用 211
6.4.1 天線陣列對(duì)多個(gè)同時(shí)到達(dá)的同頻信號(hào)的測(cè)向 211
6.4.2 從滿陣到稀布陣、最后到干涉儀最簡(jiǎn)陣的演化過(guò)程 214
6.4.3 采用常規(guī)陣列信號(hào)處理方法的干涉儀對(duì)多個(gè)同頻不相關(guān)信號(hào)的測(cè)向 215
本章參考文獻(xiàn) 218
第7章 基于干涉儀測(cè)向的無(wú)源定位 220
7.1 單條測(cè)向線與約束面相交的無(wú)源定位 220
7.1.1 單站測(cè)向?qū)Φ孛孑椛湓吹臒o(wú)源定位 221
7.1.2 單站測(cè)向?qū)Φ雀叨燃s束面上的輻射源的無(wú)源定位 224
7.2 多條測(cè)向線相互交叉的無(wú)源定位 225
7.2.1 多站測(cè)向交叉無(wú)源定位原理 226
7.2.2 基于高精度測(cè)向的固定單站測(cè)向交叉無(wú)源定位 227
7.3 超長(zhǎng)基線干涉儀近場(chǎng)定位原理與相似性對(duì)比 232
7.3.1 干涉儀基線的近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的劃分 232
7.3.2 超長(zhǎng)基線干涉儀對(duì)近場(chǎng)球面電磁波的相位差測(cè)量與定位解算 234
7.3.3 超長(zhǎng)基線干涉儀近場(chǎng)定位與固定單站測(cè)向交叉定位的相似性對(duì)比 235
7.4 基于干涉儀相位差變化率的運(yùn)動(dòng)單站無(wú)源定位 236
7.4.1 基于干涉儀相位差變化率的運(yùn)動(dòng)單站無(wú)源定位原理 237
7.4.2 基于相位差變化率的運(yùn)動(dòng)單站定位與多站測(cè)向交叉定位的統(tǒng)一性分析 239
7.5 基于旋轉(zhuǎn)干涉儀的運(yùn)動(dòng)單站無(wú)源定位 245
7.5.1 基于最大后驗(yàn)概率的定位求解方法 245
7.5.2 基于相位差變化率觀測(cè)序列最優(yōu)擬合的定位求解方法 248
本章參考文獻(xiàn) 249
第8章 無(wú)線電波干涉效應(yīng)的其他典型應(yīng)用 251
8.1 從楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)結(jié)果解釋雷達(dá)對(duì)抗中的交叉眼干擾原理 251
8.1.1 歷史上的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 251
8.1.2 對(duì)單脈沖跟蹤雷達(dá)實(shí)施交叉眼干擾的原理 252
8.1.3 相干干擾信號(hào)在空間中所形成的干涉條紋及對(duì)雷達(dá)的干擾效應(yīng) 254
8.1.4 示例性仿真驗(yàn)證 255
8.2 基于回波信號(hào)反相疊加的雷達(dá)有源隱身 257
8.2.1 基于回波信號(hào)反相疊加的雷達(dá)有源隱身原理 258
8.2.2 有源隱身在工程實(shí)現(xiàn)上需要滿足的條件與面臨的問(wèn)題 259
8.3 深空探測(cè)中的超大型甚長(zhǎng)基線干涉儀測(cè)向 260
8.3.1 甚長(zhǎng)基線干涉儀測(cè)向的工作原理 261
8.3.2 連接端干涉測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用 263
8.4 干涉儀測(cè)向在衛(wèi)星導(dǎo)航中的應(yīng)用——GNSS姿態(tài)儀 264
8.4.1 GNSS姿態(tài)儀的工作原理 264
8.4.2 衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的相位差測(cè)量中整周模糊度的解算 266
8.5 多波長(zhǎng)信號(hào)干涉測(cè)距及其在測(cè)控通信中的應(yīng)