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本知识点讲解了相位测向法多值性产生的原因、多值性的特点以及避免方法。


下一节:3.4.2 学习课件

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3.4.1 学习视频课程教案、知识点、字幕

下面我们来学习本次课的内容

上次课我们介绍了一种新的声纳测向体制

相位法测向

他的原理是

利用同一声波到达两个阵元间存在着声程差

声程差导致了两个阵元接收到同一信号

存在着时间差和相位差

从而建立了目标方位角与相位差之间的一一对应关系

相位法测向具有测向方法简单、测向精度高等优点

那么相位法测向有没有什么缺点呢?

这就是我们这次课所要介绍的内容

相位法测向的多值性问题

本次课我们主要介绍

什么是相位法测向的多值性问题

多值性产生的原因

及如何去避免

三个方面的问题

首先

我们看一下相位法测向的多值性问题

我们首先来看一下相位差的这个公式

大家思考两个问题

第一个

当α=0时

φ是否为0?

第二个

当φ=0时

α是否一定为0?

我们看

当α=0时

sinα为0

φ一定为0

第一种说法成立

那么第二种呢?

我们通过两个例子来说明

第一个例子

设d/λ=1/2

代入相位差的公式得到φ=π sinα

我们将φ和α的取值列表

我们看

当α=0时

φ为0

α=90° 时

φ为π

α=180°时

φ为0

可以看出

当α分别为0和180°时

φ都等于0

这意味着

当我们的相角指示器测量的相位差为0时

目标有可能在正前方

也有可能在正后方

再来看第二个例子

设d/λ=1/2

得到φ=2πsinα

我们同样列出其对应值

大家看

当α分别为0和180°时

φ仍然为0

而且由于φ是相位差

也是角度

那么2“π”和−2“π”都相当于0

这就意味着

当相角指示器测量的相位差为0时

目标除了有可能在前方或后方外

也有可能在左边或右边

可见

第二种说法

当φ=0时

α不一定为0

将相位差和方位角之间不一一对应的现象

就是相位法测向的多值性

那么为什么会产生相位法侧向的多值性问题呢?

我们将刚才的两个例子图形化来看一下

第一个例子

当d/λ=1/2时

我们画出φ与α的对应曲线

称为α的多值性图

横坐标为α,纵坐标为φ

我们知道

当α分别为0和“π”时,φ都为零

我们称这样的点为相位零点

再来看

当d/λ=1时的多值性图

相位零点为0、"π" ∕2、"π"和"3π" ∕2

大家来看一下

除了原点以外的第二个相位零点

出现在φ“=2π”处

称此方位角为第一个多值零点

记为 α1

这时,大家联想一下

随着纵坐标向上延伸

也就是随着φ的增大

他会在4π、6π 等偶数倍的π处会出现相位零点

因此我们可以画出当d/λ=k/2 时的多值性图

这时φ=kπ sinα

多值零点出现在偶数倍的“π”处

将第一个多值零点φ=“2π”代入

可得到2π=kπ sinα1

进而求得第一个多值零点sinα1=λ/d=2/k

当k=2时

α1正好是π ∕2

那么当k逐渐增大时

α1也逐渐的减小

即α1≤π∕2

不难发现

在[0,π /2]这段区间内有会有K/2相位零点

那么

α在 [0,2π]内取值的时候

当d/λ=k/2 时

会有2k个零点

其中只有一个真正代表目标方位

而其余均为假方位

因此

我们必须避免多值性问题

最后

我们来看一下如何避免相位法测向的多值性

当k

也就是d∕λ越大时

相位零点显然就越多

多值性必然越严重

那么如果我们限制d/λ的取值

使得d/λ<1/2

此时只有1个相位零点

就可以避免多值性

这个办法是否可行呢?

显然是不可行的

为什么呢?

因为我们在上次课讲过

要想提高相位法测向的测向精度

应尽可能的提高d/λ

也就是说

这种避免多值性的方法与提高系统定向精度

是相矛盾的

那么应该怎么办呢?

实际上

避免多值性的一种有效途径

就是使两个接收阵元均具有指向性

也就是说使阵元的方向性主瓣对准目标

即α=0方向

这时,在α=0 方向上

φ一定为0

而且接收的信号幅度最大

而在φ≠0的其它方向上

即便存在某些方向使得α为0

但是由于指向性因素

这些方向上接收的信号幅度也会比较弱

这样就可以通过接收信号的强弱

来区分出目标方位

大家来看一个实例

这仍然是一个水平面的定向示意图

红色是目标

绿色表示的是方向性主瓣

我们知道当d/λ=1时

有如图所示的四个相位零点

多值性使得无法确定目标方位到底是这四个当中的哪一个

因为相角指示器上的度数均为0

如果我们旋转方向性主瓣

测量4个方向上的接收到的信号的强弱

就可以发现

当方向性主瓣对准目标方位时

在该方向接收的信号强度就最强

而其它三个方向就相对较弱

这样就可以确定出目标方位

本次课

我们介绍了什么是相位法测向的多值性问题

其产生的原因及影响因素是什么

最后我们讲了如何避免相位法测向多值性

以上就是本次课的内容

谢谢!再见!!

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第一章 绪论

-学习本课程的参考书目和其它资源

-课程知识图谱

-1.1 从美人鱼看什么是声纳

--1.1.1 学习视频

--1.1.2 学习课件

--1.1.3 本节小测验

-1.2 声纳的发展简史

--1.2.1 学习视频

--1.2.2 学习课件

--1.2.3 本节小测验

-【院士论坛】李启虎:声呐技术助推海洋强国梦

-【必须要面对的问题】“纳”还是“呐”

-1.3 从一艘潜艇看声纳的分类

--1.3.1 学习视频

--1.3.2 学习课件

--1.3.3 本节小测验

-1.4 声纳方程

--1.4.1 学习视频

--1.4.2 学习课件

--1.4.3 本章小测验

--【学习小窍门】声纳参数的记忆方法

-【选学内容】声纳方程复习视频

-1.5 声纳系统的战术和技术指标

--1.5.1 学习视频

-教材电子版

-【讨论】声纳的应用和发展

-【拓展讨论】水下通信

-【好文分享】反水下作战技术发展浅析——科学总在不断进步中

第二章 主动声纳信号

-2.1 初识声纳信号

--2.1.1 学习视频

--2.1.2 学习课件

--2.1.3 本节小测验

--【讨论】声纳和雷达

-2.2 主动声纳信号的描述

--2.2.1 学习视频

--2.2.2 学习课件

--2.2.3 本节小测验

--【 补充资料】关于傅里叶变换的“神解释”

-2.3 从汽笛声看多普勒频移

--2.3.1 学习视频

--2.3.2 学习课件

--2.3.3 本节小测验

--【讨论】多普勒的应用

-2.4 从分辨力的角度看模糊函数

--2.4.1 学习视频

--2.4.2 学习课件

--2.4.3 本节小测验

-2.5 常用主动声纳信号之CW信号分析

--2.5.1 学习视频

--2.5.2 学习课件

--2.5.3本节小测验

-2.6 常用主动声纳信号之LFM信号分析

--2.6.1 学习视频

--2.6.2 学习课件

--2.6.3 本节小测验

-【补充讲解】双曲线调频信号

-教材电子版

-【学习资料】本章知识导图

-【人物故事】傅里叶的坎坷人生——坚持成就梦想

第三章 声纳定向技术

-3.1 振幅测向——最大值测向

--3.1.1 学习视频

--3.1.2 学习课件

--3.1.3 本节小测验

--【讨论】最大值测向的应用

-3.2 振幅测向——振幅差值法测向

--3.2.1 学习视频

--3.2.2 学习课件

--3.2.3 本节小测验

-3.3 相位法测向

--3.3.1 学习视频

--3.3.2 学习课件

--3.3.3 本节小测验

--【讨论】二元测向的应用

-3.4 相位法测向的多值性问题

--3.4.1 学习视频

--3.4.2 学习课件

--3.4.3 本节小测验

-教材电子版

第四章 声纳的波束形成技术

-4.1 从手电筒操作看波束形成的原理

--4.1.1 学习视频

--4.1.2 学习课件

--4.1.3 本节小测验

-4.2 加权和加档

--4.2.1 学习视频

--4.2.2 学习课件

--4.2.3 本节小测验

-4.3 直线单波束的指向性

--4.3.1 学习视频

--4.3.2 学习课件

--4.3.3 本节小测验

-4.4 直线多波束的相关问题

--4.4.1 学习视频

--4.4.2 学习课件

--4.4.3 本节小测验

-4.5 波束形成器

--4.5.1 学习视频

--4.5.2 学习课件

--4.5.3 本节小测验

--补充讲解-波束形成器

-教材电子版

-【补充学习资料】学员作业展示

-【网红小课堂】李永乐老师讲压电效应

-【看视频答问题】请解释一下视频中的问题答案

第五章 声纳测距技术

-5.1 测距导语

--5.1.1 学习视频

--5.1.2 学习课件

--5.1.3 本节小测验

-5.2 脉冲测距法

--5.2.1 学习视频

--5.2.2 学习课件

--5.2.3 本节小测验

--【讨论】长脉冲or短脉冲?

-5.3 调频信号测距法

--5.3.1 学习视频

--5.3.2 本节课件

--5.3.3 本节小测验

-5.4 调频信号测距法——动目标测距

--5.4.1 学习视频

--5.4.2 学习课件

--5.4.3 本节小测验

-5.5 潜艇侧面为什么有三个阵

--5.5.1 学习视频

--5.5.2 学习课件

--5.5.3 本节小测验

-【选学内容】5.6相位测距法

--5.1.1 学习视频

--5.6.2 学习课件

-教材电子版

第六章 声纳测速技术

-6.1 测速导语

--6.1.1 学习视频

--6.1.2 学习课件

--6.1.3 本节小测验

-6.2 矢量速度的测量

--6.2.1 学习视频

--6.2.2 学习课件

--6.2.3 本节小测验

--【讨论】位变率法的应用

-6.3 又见脉冲——脉冲测速法

--6.3.1 学习视频

--6.3.2 本节课件

--6.3.3 本节小测验

--补充讲解——三种测速方法对比

-6.4 目标多普勒测速法

--6.4.1 学习视频

--6.4.2 本节课件

--6.4.3 本节小测验

-6.5 本舰多普勒测速法——基本原理和发射波形

--6.5.1 学习视频

--6.5.2 本节课件

--6.5.3 本节小测验

-6.6 【选学内容】本舰多普勒测速法——误差分析

--6.6.1 学习视频

--6.6.3 本节小测验

--6.6.2 本节课件

-6.7 相关测速

--6.7.1 学习视频

--6.7.2 学习课件

--6.7.3 本节小测验

-教材电子版

第七章 声纳信号的发送与接收

-7.1 声纳发射机

--7.1.1 学习视频

--7.1.2 学习课件

--7.1.3 本节小测验

-7.2 声纳接收机

--7.2.1 学习视频

--7.2.2 学习课件

--7.2.3 本节小测验

-7.3 设备会说谎吗?

--7.3.1 学习视频

--7.3.2 学习课件

--7.3.3 本节小测验

-7.4 相控发射

--7.4.1 学习视频

--7.4.2 学习课件

--7.4.3 本节小测验

--【讨论】相控雷达和相控声纳

-【选学内容】7.5 匹配滤波器的原理

--7.5.1 学习视频

--7.5.2 学习课件

-【选学内容】7.6 主动声纳信号的匹配滤波

--7.6.1 学习视频

--7.6.2 学习课件

-教材电子版——声纳信号的发射与接收部分

-教材电子版——声纳信号处理部分

第八章 航空声纳系统

-8.1 航空声纳浮标系统

--8.1.1 学习视频

--8.1.2 学习课件

--8.1.3 本节小测验

--【装备发展】——美国声纳浮标装备的前世今生

-8.2 航空吊放声纳系统

--8.2.1 学习视频

--8.2.2 学习课件

--8.2.3 本节小测验

-【好文分享】直-9反潜直升机及发展

-【拓展讨论】航空反潜的手段

说出你的想法

-思政讨论:“无暇号”和中国渔船

视频资料分享与学生视频介绍展示

-视频1——声纳浮标的工作过程

-视频2——二战反潜

-视频3——P-8A介绍

-向自己的家人介绍声纳系统——小猪佩奇版

-向自己的家长介绍声纳系统——萌宠提问版

-向自己的家人介绍声纳系统——亲子感动版

-向自己的家人介绍声纳系统——家有乌龟版

-向自己的家人介绍声纳系统——人工智能对话版

-向自己的家人介绍声纳系统——妈妈给我当学生

期末考试

-期末考试

3.4.1 学习视频笔记与讨论

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