基于相位干涉仪的测向算法与阵列配置研究

"N元平面阵在非线性控制系统中的应用，使用MATLAB进行模拟与分析" 在非线性控制领域，N元平面阵是一种用于三维半空间测向的技术，尤其适用于无线通信和雷达系统。这一技术的核心是通过分布在二维平面上的N个点源天线来确定信号的来源方向。在描述中，假设有N个点源天线，它们的坐标以(Xi, Yi)的形式表示，并且与坐标原点形成基线。基线可以理解为虚拟天线与原点之间的连线，实际操作中，即使基线不始于原点，也可以通过平移进行调整，因为测向主要依赖于天线间的相对相位差，这种平移不会影响最终的测向结果。 当入射波以一定的波数k到达阵列时，每个天线接收到的信号会产生相位差。这个相位差与信号入射的方向（即角度θ和φ）密切相关。根据正弦和余弦的三角关系，我们可以将角度分解为s和t的函数，如公式(5-17)所示。然后，理论上的相位差Δφ_i相对于第i个天线与原点的基线可以由公式(5-18)计算得出。 为了实现实际的测向，我们需要处理实测的相位差，并通过最小二乘算法优化目标函数。这里的目标函数是一个关于所有天线相位差的平方和，如公式(5-19)所示。通过最小化这个函数，可以找到最佳的入射方向估计，从而降低误差并提高测向的准确性。 在相关的硕士论文中，作者梁双港探讨了基于相位干涉仪的测向技术，该技术涉及天线阵元的布局和对应的测向算法。论文指出，提高测向精度的关键在于增加基线长度和使信号尽量垂直于基线入射。同时，论文对比了传统相位干涉仪和长基线测向系统，前者通过结合短基线的唯一性和长基线的精确性来解决测向模糊性，后者则利用长基线来减少多值性问题并提供更广泛的可用基线长度。 论文还引入了最小二乘测向算法，它利用所有相位测量值进行优化，确保在半空间的所有方向上都能获得高精度的测向结果。最后，通过仿真分析了不同天线阵列布局（如L型天线阵、等长四基线和等长五基线）对测向性能的影响，为实际的干涉仪测向系统设计提供了有价值的参考。 关键词：N元平面阵，非线性控制，MATLAB，测向，最小二乘法，相位干涉仪，长基线。