對實施被動無源測向定位的主要工具之一的相位干涉儀進行了較為詳細和系統的研究，給出了一維相位干涉儀的基本關系式，分析了五通道相位干涉儀測向定位算法及其性能指標?熏對解相位模糊問題進行了探討。最后，在高速浮點數字信號處理器TMS320C6711系統上實現了五通道相位干涉儀測向定位算法，達到了性能指標及實時實現。
??? 關鍵詞：相位干涉儀 測向定位 相位模糊 定位誤差 實時處理
相位干涉儀測向技術廣泛應用于天文、雷達、聲納等領域。將干涉儀原理用于無線電測向始于上世紀五十年代和六十年代，隨著數字信號處理器的出現，通過數字信號處理器來實現高精度實時測向成為可能。
本文在對一維和二維相位干涉儀進行研究的基礎上給出了五通道相位干涉儀的基本關系式，分析了測向精度，并對解相位模糊問題和信道校正問題進行了探討。采用多基線五元圓形天線陣列為模型，由天線陣列接收到的信號求解出五元天線陣列的互相關信號，并由此提取測向所需的方位信息。本文以五通道相位干涉儀硬件實現為目標，采用高速浮點數字信號處理芯片ＴＭＳ３２０Ｃ６７１１進行測向處理。

１ 相位干涉儀測向原理
１．１ 一維相位干涉儀測向原理
圖１所示為一個最簡單的一維雙陣元干涉儀模型。圖中,間隔為ｄ(ｄ稱為基線)的兩根天線Ａ１和Ａ２所接收的遠場輻射信號之間的相位差為：
?φ＝（４πｄ／λ）ｃｏｓθ??? （１）
式（１）中，λ為接收電磁波的波長。因此，只要測量出φ，就能算出輻射源的到達方向θ：
θ＝ａｒｃｃｏｓ（φλ／４πｄ）?? （２）
１．２ 測向誤差的分析
在實際系統中，兩根天線Ａ１和Ａ２接收的信號為：
ｘｉ（ｔ）＝ｓ（ｔ）ｅｘｐ[(－１)ｊｊ２πd/λｃｏｓθ]＋ｎｉ(ｔ),ｉ＝１,２ （３）
其中,ｎｉ代表對應陣元ｉ接收的噪聲，兩陣元的噪聲統計相互獨立，且與信號統計獨立。

??? 兩個陣元接收信號的互相關為：
ｒ＝Ｅ{ｘ１(ｔ)ｘ２*(ｔ)}＝Ｐｓｅｘｐ(ｊ４πd/λｃｏｓθ)?? （４）
式中，Ｅ代表數學期望運算，“*”代表復共軛運算，Ｐｓ代表信號功率，相關以后噪聲得到抑制。
由（４）式有：
θ＝ａｒｃｃｏｓ[(λ/4πd)ａｒｇ(ｒ２１)＋kλ/2d??? （５）
式中，ａｒｃｃｏｓ表示反余弦函數，ａｒｇ代表復數取幅角運算，區間為[－π，π]。ｋ為整數，且滿足：
－2d/λ－arg(r21)/2π≤ｋ≤2d/λ－arg(r21)/2π??? （６）
在（６）式中，當ｄ／λ＞０．５時，ｋ的取值不唯一，θ有多個解，由此產生測向模糊。
對（５）式求導，有：
|Δθ|＝λ/4πd|sinθ|Δａｒｇ(ｒ２１)??? （７）
由（７）式可以得出以下結論：ｓｉｎθ越大，即方位角與干涉儀法線方向的夾角越小，測向精度越高；反之，測向精度降低，直至測向無效。當θ＝±９０°（即信號從干涉儀法線方向入射）時，精度最高；θ＝０°或１８０°（即信號從干涉儀基線方向入射）時, 接收信號互相關的幅角ａｒｇ(ｒ２１)反映不出方位角的變化，測向無效。但單基線干涉儀不能同時測量俯仰角和方位角，此時至少需要另一條獨立基線的干涉儀對測得的數據聯合求解。
１．３ 二維干涉儀測向原理及去模糊處理
１．３．１ 多基線五元圓形天線模型
五通道相位干涉儀采用寬口徑、多基線的五元圓形天線陣，五邊形的五個陣元均勻分布在半徑為Ｒ的圓上，五個陣源分別為１、２、３、４、５，如圖２所示。天線陣平面與地面平行，測得的方位角θ為以天線到地面的垂足為原點，目標在地面上的方位角。測得的俯仰角φ對應于目標到原點的距離（俯仰角０°對應原點）。