[发明专利]基于视觉定位的相位干涉仪静态标校方法

说明书

本发明涉及基于视觉定位的相位干涉仪静态标校方法，借助于标校设备包括相机、特征板、定位特征点、信号源、控制计算机；控制计算机连接相机、信号源；特征板采用黑白相间的棋盘格，用于相机定位，放置在相位干涉仪天线阵列附近，棋盘格的面积由相机的标校距离决定，棋盘格的每格的间距d已知；定位特征点，放置在天线阵列表面，用于计算载具平台上天线阵列的基线；相机采用数码相机；信号源使用通用微波信号源。

技术领域

本发明涉及基于视觉定位的相位干涉仪静态标校方法。

背景技术

在电子侦察中，相位干涉仪测向系统具有频带宽、精度高、灵敏度高等优点，同时体积适中，被广泛应用于各种机载、舰载和车载平台。相位干涉仪测向的基本原理是通过侦察天线阵多个阵元接收到同一辐射源的信号相位差，来测定辐射源的方位。在工程实现中，由于相位干涉仪测向系统每个天线到接收机、接收机再到处理机的信号传输路径不可能完全一致，这样各天线和接收通道间必定会存在固有的相位差。因此在实际应用中，必须通过标校来消除该固有相位差，才能保证最终测向结果的正确性和高精度。特别是测向系统完成研制，安装到应用平台上使用一段时间后，由于设备硬件状态变化(老化、换件等)，为了保证测向精度，也需要定期或视情对测向系统进行标校。

在装机状态下，相位干涉仪测向系统标校的方式目前主要有两类：

一类是动态标校，也称为内部源标校。通过相位干涉仪测向设备内置的信号源，产生标校信号，校正各个通道从接收机到处理机之间的相位不一致性，这是设备出厂时的内置功能，操作方便，并且无需要附加额外的检测设备，但由于内置信号源的标校信号一般是从接收机注入的，因此这种校正方式无法校正天线到接收机这一段信道的相位不一致性，因此在天线、馈线或接收机设备老化或更换后，动态标校无法达到校正目的；

另一类是静态标校，也称为外辐射标校，即利用独立的信号发射装置发射标校信号，从侦察设备外部进行照射，还原设备测向的完整工作过程，可以对各个通道从天线到处理机全过程进行校正。显然，静态标校既可以进行更加全面的精准校正，同时，根据干涉仪测向设备的维护要求，在设备使用一段时间(一般数个月)，或者更换了天线、馈线、接收机等分机时，也必须进行静态标校。

针对现有的外场静态标校实现方案：

外场静态标校设备主要有全站仪、信号源、控制计算机。传统的标校过程如图1所示。目前外场装机环境下，对相位干涉仪测向系统实施静态标校时，受到装机平台姿态、地面平整度、人工操作等的影响，在测定相位干涉仪测向阵列法线过程中存在着效率低下、精度受限等问题。本发明基于计算机视觉原理，通过视觉定位技术，自动测定干涉仪阵列的法线位置，从而替代人工测定手段，实现相位干涉仪测向阵列法线在装机环境下的自动高精度标定，以提高外场条件下相位干涉仪测向系统静态标校的整体效率和精度。

第一步测定法线：利用全站仪测定相位干涉仪天线阵列的法线OS。

第二步辐射信号：在足够远的距离，沿着法线OS方向，放置信号源，辐射标校信号。

第三步生成标校表：测定天线阵每个阵元接收到信号间的相位差，作为该频率下相位干涉仪的固有相位差。然后，改变频率，测定每个频点下的各阵元通道间的相位差，形成相位标校表。

第四步注入设备：将相位标校表注入测向设备，用于实时修正测向结果，保证测向精度。

目前，在标校计算机控制下，第二步到第四步均可以由设备高效自动完成。而影响外场静态标校速度和精度的主要瓶颈在第一步，即测定相位干涉仪天线阵列法线。

以最常用的全站仪测定方法为例，假设固定点A和B为相位干涉仪天线阵列装机时的两个固定点，这是在测向系统安装到平台上时确定的，A和B的连线就代表了干涉仪阵列的安装基线。

首先，利用铅垂法找到AB两点在地面的投影A’B’，并找到A’B’的中心O’；