本发明属于电子信息技术领域，涉及一种干涉仪被动定姿方法。
背景技术
姿态测量就是确定平台的轴系在惯性空间中指向，测定星载、机载或车载平台的俯仰轴、滚动轴乃至竖轴的倾斜角度，在摄影、遥感、无线电监测、定位与导航等领域具有重要的应用价值。例如，天线阵列平台的姿态误差是无线电测向的主要误差来源，因此，确定天线阵列平台姿态是用于测向的天线阵列安装的关键。
利用专用的姿态测量传感器确定平台的姿态，但是会增加平台的成本、尺寸重量、系统的复杂程度和功耗。虽然利用卫星导航信号标校天线阵列的平台姿态可节约成本并减少人工干预，但是需要额外的卫星信号接收机，并且还要依赖卫星导航信号的星历信息。
利用平台上的干涉仪测量环境中存在的多个辐射源信号的相位差可以确定平台姿态，但是需要已知多个辐射源的位置信息。在环境中只有一个辐射源或者辐射源位置信息未知的情况下，该方法难以用于确定平台的姿态。
技术实现要素：
本发明的目的是，针对上述问题，提供一种低成本且实用的干涉仪被动定姿方法。该方法通过运动平台上干涉仪在多个时刻测量的辐射源信号相位差对平台进行姿态测量，在环境中只有一个辐射源而且辐射源位置信息未知的情况下，也能确定平台的姿态。
本发明的技术方案是：
首先，初始化，记录辐射源信号的波长，将辐射源所处的区域沿三维坐标轴等间隔划分m×n×p个网格点，确定网格点(m,n,p)的坐标(xm,yn,zp)，m＝1,2,…,m、n＝1,2,…,n和p＝1,2,…,p，并确定运动平台的干涉仪测量相位差的总时刻数q；
其次，在时刻q，记录运动平台的位置和干涉仪测量的辐射源信号的相位差，并确定相位差向量，q＝1,2,…,q；
然后，确定网格点(m,n,p)与运动平台在时刻q的位置之间的距离、网格点(m,n,p)对应的系数矩阵，q＝1,2,…,q，m＝1,…,m,n＝1,…,n,p＝1,…,p；
接着，确定网格点(m,n,p)对应的系数矩阵对应的误差向量以及误差向量的模，m＝1,…,m,n＝1,…,n,p＝1,…,p；
最后，在所有误差向量的模中确定最小值对应的系数矩阵，并利用这个系数矩阵确定运动平台的姿态。
具体包括：
步骤1：初始化，记录辐射源信号的波长λ，将辐射源所处的位置区域沿三维坐标轴(x轴、y轴和z轴)等间隔划分m×n×p个网格点，网格点沿三维坐标轴的间距分别为dx、dy和dz，确定网格点(m,n,p)的坐标为(xm,yn,zp)，其中，
xm＝(m-1)dx，m＝1,2,…,m，
yn＝(n-1)dy，n＝1,2,…,n，
zp＝(p-1)dz，p＝1,2,…,p，
并确定运动平台的干涉仪测量相位差的总时刻数q；
步骤2：在时刻q，记录运动平台的位置(αq,βq,γq)和干涉仪测量的辐射源信号的相位差φq，q＝1,2,…,q，并确定相位差向量，为：
步骤3：确定网格点(m,n,p)与运动平台在时刻q的位置之间的距离，为：
其中，q＝1,2,…,q；确定网格点(m,n,p)对应的矩阵，为：
其中，m＝1,…,m,n＝1,…,n,p＝1,…,p；
步骤4：确定网格点(m,n,p)对应的系数矩阵a(m,n,p)对应的误差向量，为：
e(a(m,n,p))＝f-a(m,n,p)(at(m,n,p)a(m,n,p))-1at(m,n,p)f(1)
以及网格点(m,n,p)对应的系数矩阵a(m,n,p)对应的误差向量的模，为：
其中，m＝1,…,m,n＝1,…,n,p＝1,…,p；
步骤5：在所有误差向量的模中确定最小值对应的系数矩阵，为：
并利用这个系数矩阵确定运动平台的姿态，为：
其中，λ为辐射源信号的波长。
本发明的有益效果为，本发明通过利用运动平台上的干涉仪在多个时刻测量的辐射源信号相位差对运动平台进行姿态测量。由于干涉仪仅需两个天线，在环境中只有一个辐射源而且辐射源位置信息未知的情况下，也能确定运动平台的姿态，因此与常用的平台姿态测量方法相比，本发明同时降低了平台姿态测量的成本和平台的系统复杂度，进而使其在现实环境中具有更好的实用性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的描述：
实施例
本实施例采用干涉仪有两个接收天线，基线向量为(-0.5998，0.0145，0.0075)，单位：米，构成运动平台的一个轴向。
运动平台在第1个时刻的位置三维坐标为(0,-500,665)，单位：米，以速度50米/秒的速度沿着y轴飞行，干涉仪每隔1秒对辐射源信号的相位差进行测量，总共进行15次测量。
辐射源的信号波长为0.3米，辐射源的坐标为(1389.5米，1045.4米，15.6米)。
干涉仪对辐射源信号的相位差进行测量，测量误差在区间(-3度，3度)内服从均匀分布。
在本实施例中，实施本发明的目的就是在辐射源信号的位置坐标、干涉仪的基线向量未知的条件下，利用干涉仪在运动过程中所测得的辐射源信号的相位差确定干涉仪的基线向量，从而确定运动平台的一个轴向。
本实施例的流程如下：
步骤1：初始化，记录辐射源信号的波长λ＝0.3米，将辐射源所处的区域沿x轴、y轴和z轴分别等间隔划分m＝51个、n＝51个和p＝21个网格点，确定网格点(m,n,p)的坐标(xm,yn,zp)，其中，xm＝(m-1)dx，yn＝(n-1)dy，zp＝(p-1)dz，dx＝dy＝40，dz＝10，单位：米，m＝1,2,…,51，n＝1,2,…,51，p＝1,2,…,21，并确定运动的定位平台干涉仪测量相位差的总时刻数q＝15；
步骤2：记录运动的运动平台在15个时刻的位置，时刻1的位置为：
(0米，-500米，665米)
时刻15的位置为：
(0米，900米，665米)
确定干涉仪在15个时刻测量的辐射源信号的相位差、并确定相位差向量，为：
(2.91112.99993.09053.20143.31023.41313.52993.65733.78293.91574.03964.18784.32154.48084.6281)，单位：弧度；
步骤3：确定网格点(m,n,p)与运动平台在时刻q的位置之间的距离，q＝1,2,…,15，m＝1,2,…,51，n＝1,2,…,51，p＝1,2,…,21，其中，网格点(1,1,1)与运动平台在时刻1的位置之间的距离为2363.1米，网格点(51,51,21)与运动平台在时刻15的位置之间的距离为3490.3米；
确定网格点(m,n,p)对应的系数矩阵，m＝1,2,…,51，n＝1,2,…,51，p＝1,2,…,21，网格点(1,1,1)对应的系数矩阵为：
网格点(51,51,21)对应的系数矩阵为：
步骤4：确定网格点(m,n,p)对应的系数矩阵a(m,n,p)对应的误差向量，m＝1,2,…,51，n＝1,2,…,51，p＝1,2,…,21，其中，网格点(1,1,1)对应的系数矩阵a(1,1,1)对应的误差向量，为：(0.07530.05340.02450.02570.0123-0.0229-0.0396-0.0431-0.0561-0.0583-0.0779-0.0442-0.02890.05470.1391)，网格点(51,51,21)对应的系数矩阵a(51,51,21)对应的误差向量，为：(0.02320.0084-0.01060.00300.0041-0.0149-0.0149-0.0023-0.00200.0038-0.01640.0037-0.01270.01510.0131)，以及网格点(m,n,p)对应的系数矩阵a(m,n,p)对应的误差向量的模，m＝1,…,m,n＝1,…,n,p＝1,…,p，其中，网格点(1,1,1)对应的系数矩阵a(1,1,1)对应的误差向量，为0.2272，网格点(51,51,21)对应的系数矩阵a(51,51,21)对应的误差向量，为0.0454；
步骤5：在所有误差向量的模中确定最小值对应的系数矩阵，为：
并利用这个系数矩阵确定运动平台的姿态，为：(-0.4966，0.0080，0.2080)，单位：米。
可见，与运动平台实际的轴向三维坐标(-0.5998，0.0145，0.0075)相比，姿态测量误差分别为0.1031、-0.0064、0.2005，单位：米；本发明确定的姿态轴向(-0.4966，0.0080，0.2080)与运动平台实际的轴向(-0.5998，0.0145，0.0075)夹角小于0.46度。