機(jī)掃米波陣列雷達(dá)測(cè)角方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)掃米波陣列雷達(dá)的測(cè)角方法，主要解決機(jī)掃米波陣列雷達(dá)測(cè)角精度低的問(wèn)題，其實(shí)現(xiàn)步驟為：1.由天線陣列接收雷達(dá)的脈沖回波信號(hào)；2.計(jì)算所有脈沖的搜索權(quán)矢量；3.以任意一個(gè)脈沖為參考脈沖，對(duì)其它脈沖的搜索權(quán)矢量進(jìn)行補(bǔ)償；4.利用脈沖回波信號(hào)和補(bǔ)償后的搜索權(quán)矢量構(gòu)建一個(gè)代價(jià)函數(shù)；5.對(duì)代價(jià)函數(shù)進(jìn)行波束掃描，得到目標(biāo)的偏軸角；6.將目標(biāo)的偏軸角與參考脈沖的基準(zhǔn)角相加，得到目標(biāo)的準(zhǔn)確角度。本發(fā)明具有測(cè)角誤差小，精度高，穩(wěn)健性好的優(yōu)點(diǎn)，可用于機(jī)掃米波陣列雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的精確定位和目標(biāo)跟蹤。
【專利說(shuō)明】機(jī)掃米波陣列雷達(dá)測(cè)角方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及雷達(dá)測(cè)角方法，可用于機(jī)掃米波陣列雷達(dá)測(cè) 角，可用于目標(biāo)跟蹤和米波雷達(dá)測(cè)高。

【背景技術(shù)】
[0002] 米波雷達(dá)由于信號(hào)衰減小，探測(cè)距離遠(yuǎn)，在超視距探測(cè)、抗電子干擾等方面具有獨(dú) 特的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)由于米波雷達(dá)的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，波束較寬，使得其角度分辨率差，測(cè)角精度低。 機(jī)械掃描雷達(dá)由于成本低，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等因素一直被人們廣泛應(yīng)用。機(jī)掃雷達(dá)測(cè)角方法一般 采用最大信號(hào)法，但這種方法的精度較差，尤其是對(duì)于機(jī)掃米波雷達(dá)。由于其電尺寸較小， 波束較寬，最大信號(hào)法測(cè)角精度不高。
[0003] 現(xiàn)今社會(huì)往往需要雷達(dá)具有多功能特性。為了滿足這種需求，機(jī)掃米波雷達(dá)中就 出現(xiàn)了機(jī)掃加電掃的方式，即雷達(dá)天線的方位維既可以機(jī)械掃描又可以電掃描。這時(shí)雷達(dá) 天線往往采用陣列天線，且為數(shù)字波束形成體制。這就是所謂的機(jī)掃米波陣列雷達(dá)。
[0004] 丁鷺飛教授在"雷達(dá)原理[M]，西安電子科技大學(xué)出版社，2002" 一書中給出了數(shù) 字波束形成技術(shù)。數(shù)字波束形成技術(shù)是指利用陣列天線的孔徑，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理在期望 的方向形成接收波束。對(duì)采樣數(shù)據(jù)作加權(quán)求和，可以通過(guò)改變權(quán)值，使得波束指向不同的方 向，并實(shí)現(xiàn)波束的掃描。對(duì)于這種機(jī)掃米波陣列雷達(dá)常規(guī)的測(cè)角方法是先由單個(gè)脈沖信號(hào) 利用數(shù)字波束掃描方法測(cè)出目標(biāo)與天線法線方向的偏軸角，再加上此時(shí)天線法線方向與正 北方向的夾角，得到單個(gè)脈沖測(cè)得的目標(biāo)角度，對(duì)所有脈沖測(cè)得的角度取平均就是目標(biāo)角 度。
[0005] 盡管機(jī)掃米波陣列雷達(dá)是機(jī)掃加電掃的方式，滿足了雷達(dá)多功能的需求，但采用 常規(guī)的測(cè)角方法測(cè)角時(shí)沒(méi)有完全利用陣列天線和機(jī)械掃描相結(jié)合的特點(diǎn)，使得機(jī)掃米波陣 列雷達(dá)在機(jī)械掃描時(shí)無(wú)法充分利用陣列多通道和機(jī)械掃描的資源，造成其測(cè)角誤差大，測(cè) 角精度仍然很低的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述機(jī)掃米波陣列雷達(dá)常規(guī)測(cè)角方法的不足，提出一種機(jī) 掃米波陣列雷達(dá)測(cè)角方法，以降低噪聲對(duì)信號(hào)的影響，減小測(cè)角誤差，提高測(cè)角精度。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 一、技術(shù)思路
[0009] 通過(guò)對(duì)機(jī)掃米波陣列雷達(dá)數(shù)字波束掃描時(shí)的搜索權(quán)矢量進(jìn)行補(bǔ)償，將雷達(dá)發(fā)射的 多個(gè)脈沖補(bǔ)償?shù)酵晃恢?。利用補(bǔ)償后的搜索權(quán)矢量與回波信號(hào)，建立一個(gè)以某一個(gè)脈沖 的偏軸角為基準(zhǔn)的代價(jià)函數(shù)，對(duì)此代價(jià)函數(shù)進(jìn)行波束掃描得到目標(biāo)的偏軸角，利用目標(biāo)的 偏軸角與其對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)角得到目標(biāo)的真實(shí)角度。
[0010] 二、實(shí)現(xiàn)步驟
[0011] 根據(jù)上述技術(shù)思路，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟包括如下：
[0012] (1)天線掃描時(shí)，每間隔λ Θ發(fā)射一個(gè)脈沖，并將發(fā)射第i個(gè)脈沖時(shí)，天線中心法 線與水平參考面的夾角作為基準(zhǔn)角仍，i = 1，2, ...，L，L為在一個(gè)波束寬度內(nèi)共發(fā)射的脈 沖個(gè)數(shù)，△ Θ為相鄰兩個(gè)脈沖的間隔；
[0013] (2)設(shè)機(jī)掃米波陣列雷達(dá)天線有N個(gè)陣元，利用這N個(gè)陣元接收回波信號(hào)，得到第 i個(gè)脈沖的回波信號(hào)Xi ;
[0014] (3)在第i個(gè)脈沖的天線法線方向附近設(shè)置搜索角度Ψ，根據(jù)搜索角度Ψ計(jì)算搜 索權(quán)矢量力（￥) :
[0015] Wi ( Ψ) = [1，exp (j2 π dsin ψ/λ )，· · ·，exp (j2 π (Ν-1) dsin ψ/λ ) ]τ，
[0016] 其中，搜索角度Ψ的取值范圍大于半功率波束寬度，exp表示以e為底的指數(shù)冪， d為天線陣元間距，λ為信號(hào)波長(zhǎng)，[· ]τ表示向量的非共軛轉(zhuǎn)置；
[0017] (4)以第一個(gè)脈沖為參考脈沖對(duì)權(quán)矢量Wi(u0進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后第i個(gè)脈沖 的權(quán)矢量為A ( Ψ +(i_l) Δ Θ );
[0018] (5)根據(jù)接收的回波信號(hào)Xi和補(bǔ)償后的權(quán)矢量Wi(V + (i-l) Λ Θ)，構(gòu)建代價(jià)函數(shù) ρ(ψ)：

【權(quán)利要求】
1. 一種機(jī)掃米波陣列雷達(dá)測(cè)角方法，包括如下步驟： (1) 天線掃描時(shí)，每間隔△ Θ發(fā)射一個(gè)脈沖，并將發(fā)射第i個(gè)脈沖時(shí)，天線中心法線與 水平參考面的夾角作為基準(zhǔn)角奶，i = 1，2, ...，L，L為在一個(gè)波束寬度內(nèi)共發(fā)射的脈沖個(gè) 數(shù)，Λ Θ為相鄰兩個(gè)脈沖的間隔； (2) 設(shè)機(jī)掃米波陣列雷達(dá)天線有Ν個(gè)陣元，利用這Ν個(gè)陣元接收回波信號(hào)，得到第i個(gè) 脈沖的回波信號(hào)Xi; (3) 在第i個(gè)脈沖的天線法線方向附近設(shè)置搜索角度Ψ，根據(jù)搜索角度Ψ計(jì)算搜索權(quán) 矢量& ( Ψ): wJilO = [I，exp(j2 3idsin￥/X)，...，exp(j2：n (N_l)dsin￥/X)]T， 其中，搜索角度Ψ的取值范圍大于半功率波束寬度，exp表示以e為底的指數(shù)冪，d為 天線陣元間距，λ為信號(hào)波長(zhǎng)，[· ]τ表示向量的非共軛轉(zhuǎn)置； ⑷以第一個(gè)脈沖為參考脈沖對(duì)權(quán)矢量Κ(Ψ)進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后第i個(gè)脈沖的權(quán) 矢量為 Κ(Ψ + (;?-1)Δ Θ);
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)掃米波陣列雷達(dá)測(cè)角方法，其特征在于，所述步驟（4)中以 第一個(gè)脈沖為參考脈沖對(duì)權(quán)矢量&(ψ)進(jìn)行補(bǔ)償，按如下步驟進(jìn)行： 4a)確定權(quán)矢量的補(bǔ)償值：以第一個(gè)脈沖為參考，得到補(bǔ)償值是一個(gè)初始值為0,差值 為Λ Θ的等差數(shù)列，即每次脈沖的補(bǔ)償值依次為〇, Λ Θ，2 Λ Θ，. . .，（i-1) Λ Θ ; 4b)對(duì)權(quán)矢量進(jìn)行補(bǔ)償：以第一個(gè)脈沖為參考，利用得到的補(bǔ)償值將每個(gè)脈沖的搜索 權(quán)矢量歸一到第一個(gè)脈沖權(quán)矢量位置，得到第i個(gè)脈沖補(bǔ)償后的權(quán)矢量&( Ψ +(i-1) Λ Θ )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)掃米波陣列雷達(dá)測(cè)角方法，其特征在于，步驟（5)所述的根 據(jù)接收的回波信號(hào)Xi和補(bǔ)償后的權(quán)矢量Wi ( Ψ +(i-1) Λ Θ )，構(gòu)建代價(jià)函數(shù)Ρ ( ψ)，按如下步 驟進(jìn)行：
【文檔編號(hào)】G01S13/68GK104122548SQ201410369813
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】趙永波, 靳曉煥, 高炎, 劉宏偉, 水鵬朗, 馮大政 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)