一種基于多波束信號的角度搜索方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于多波束信號的角度搜索方法，屬于主動雷達角度搜索技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]探測距離是雷達最重要的技術(shù)指標(biāo)之一，當(dāng)目標(biāo)指示精度較粗時，搜索時間會嚴(yán)重影響雷達對目標(biāo)的探測性能，如何保證在較短的時間內(nèi)完成角度搜索以覆蓋目標(biāo)的待測區(qū)域，實現(xiàn)對目標(biāo)的可靠截獲是雷達設(shè)計中必不可少的技術(shù)問題。隨著雷達的工作頻段廣泛推廣至毫米波段，天線的主波束寬度越來越窄，對應(yīng)的搜索時間越來越長，為保證對目標(biāo)的探測距離，必須實現(xiàn)雷達對目標(biāo)的快速搜索和截獲設(shè)計，雷達在搜索目標(biāo)時采用波位駐留的方式，在搜索波位交疊處方向圖損耗將激增，影響搜索性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于多波束信號的角度搜索方法，以解決目前在搜索目標(biāo)時采用波位駐留方式導(dǎo)致搜索波位交疊處方向圖損耗激增的問題。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種基于多波束信號的角度搜索方法，該角度搜索方法包括以下步驟:
[0005]1)利用相控陣天線可收發(fā)分離的特性，在保證發(fā)射天線方向圖不變的條件下，對接收信號進行數(shù)字信號處理，得到多波束；
[0006]2)將待搜索空域劃分為若干區(qū)域或波位，保證每個波位均可被發(fā)射/接收波束一次性覆蓋；
[0007]3)利用步驟1)中得到的多波束按順序在每個波位駐留設(shè)定時間進行掃描，直至截獲到目標(biāo)。
[0008]所述步驟1)中的數(shù)字信號處理是利用不同的加權(quán)系數(shù)對各接收通道信號進行加權(quán)實現(xiàn)。
[0009]所述步驟3)中采用波束內(nèi)接正六邊形相連的掃描方式進行掃描。
[0010]所述若在某波位截獲到目標(biāo)，則通過確認(rèn)后轉(zhuǎn)入跟蹤流程，否則繼續(xù)波位掃描。
[0011]所述步驟3)中的設(shè)定時間必須保證若波位內(nèi)存在目標(biāo)則能以較高概率將其截獲。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用相控陣天線可收發(fā)分離的特性，在保證發(fā)射天線方向圖不變條件下，對接收信號進行同時多波束數(shù)字信號處理，以提高接收天線波束等效寬度，減小搜索波位設(shè)置個數(shù)；將待搜索空域劃分為若干區(qū)域或波位，利用得到的多波束對目標(biāo)進行搜索，按順序在每個波位駐留一段時間，保證若此波位內(nèi)存在目標(biāo)則能以較高概率將其截獲。本發(fā)明利用相控陣波束快速捷變及數(shù)字多波束形成技術(shù)形成瞬時接收多波束方向圖，在原單波束搜索時的波束交疊處形成接收方向圖主瓣覆蓋，從而大幅降低接收方向圖損耗，等效展寬接收波束寬度，提高導(dǎo)引頭的搜索性能。
【附圖說明】
[0013]圖1是同時接收多波束示意圖；
[0014]圖2是同時接收多波束實現(xiàn)方法示意圖；
[0015]圖3-a是縱列波位樣式示意圖；
[0016]圖3-b是交錯波位樣式示意圖；
[0017]圖3-c是交疊波位樣式示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明所采用的內(nèi)接正六邊形波位樣式示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0020]本發(fā)明在保證發(fā)射波束主瓣寬度不變的條件下，通過對多接收通道的數(shù)字域加權(quán)處理得到同時多個接收波束回波信號，等效于接收主波束寬度的展寬，利用上述得到的多個接收波束回波信號對目標(biāo)進行角度搜索，可有效減小搜索波位個數(shù)，縮短角度搜索時間。該方法主要通過兩個步驟實現(xiàn)，一是實現(xiàn)同時多波束接收，二是利用多波束進行目標(biāo)搜索。
[0021]1.同時多波束接收
[0022]利用相控陣天線可收發(fā)分離的特性，在保證發(fā)射天線方向圖不變的條件下，對接收信號進行同時多波束數(shù)字信號處理，得到多波束，以提高接收天線波束等效寬度，減小搜索波位設(shè)置個數(shù)。
[0023]在相控陣天線中改變子陣的相移可實現(xiàn)波束指向的改變，發(fā)射波束的產(chǎn)生是通過各個子陣的相移來實現(xiàn)，與發(fā)射波束類似，接收波束也可通過調(diào)整子陣相移來實現(xiàn)，且接收過程要更加靈活，對各個子陣分別設(shè)計獨立的接收通道，在信號處理機中同時產(chǎn)生若干虛擬的接收波束，以提高接收天線波束等效寬度，減小搜索波位設(shè)置個數(shù)。如圖1所示，以同時接收7波束為例進行說明，圖中圓圈表述波束3dB帶寬投影，實心圓圈代表在中心波束附近同時形成的附加接收波束，其波束指向一般位于中心波束3dB寬度處，以彌補中心波束的單程接收3dB損失。顯然，形成的附加波束越多，對中心波束增益損失的彌補越好，但同時也帶來了檢測計算量的成倍增加。
[0024]本發(fā)明所采用的同時多波束的數(shù)字實現(xiàn)方法是利用不同的加權(quán)系數(shù)對各接收通道信號進行加權(quán)，如圖2所示，假設(shè)相控陣天線中子陣的個數(shù)為N個，每個子陣對應(yīng)一個通道，在信號處理機中通過對各通道進行數(shù)字加權(quán)就可得到一個虛擬接收波束下的信號回波，利用Μ組加權(quán)系數(shù)可以得到Μ個虛擬接收波束下的信號回波，通過對Μ組信號進行處理等效于提高了接收波束的瞬時寬度。
[0025]2.將待搜索空域劃分為若干區(qū)域或波位，保證每個波位均能被發(fā)射/接收波束一次性覆蓋，控制搜索波束按順序在每個波位駐留一段時間，保證若此波位存在目標(biāo)能以較高概率將其截獲；若在某波位截獲目標(biāo)，則通過確認(rèn)后轉(zhuǎn)入跟蹤流程，否則繼續(xù)波位掃描并重復(fù)，直至截獲目標(biāo)。
[0026]常用的搜索波位的編排樣式主要有縱列波位、交錯波位和交疊波位三種，分別如圖3_a、3_b和3_c所不，縱列波位編排所需的波位數(shù)目最少，但覆蓋率僅為78.5% ;交錯波位編排的3dB覆蓋率達到90%左右；交疊波位編排覆蓋率可以達到100%，覆蓋率雖高但重疊率也高，容易造成目標(biāo)的冗余探測。為保證對目標(biāo)的可靠截獲，本發(fā)明采用波束內(nèi)接正六邊形相連的掃描方式，如圖4所示。
[0027]假設(shè)雷達需要對以目標(biāo)指示為中心±6°范圍內(nèi)的空間進行搜索，考慮毫米波天線陣雙向3dB波束寬度為典型值2.5°，則單波束接收時，在滿足截獲概率和虛警概率條件下，有效地覆蓋整個待搜索空域須設(shè)置37個波位。采用接收多波束技術(shù)，天線雙向3dB波束寬度可優(yōu)化為接近3.5°，在保證檢測概率與虛警概率不變前提下，有效地覆蓋整個待搜索空域須設(shè)置19個波位，相對單波束的搜索時間可減少49%。
【主權(quán)項】
1.一種基于多波束信號的角度搜索方法，其特征在于，該角度搜索方法包括以下步驟: 1)利用相控陣天線可收發(fā)分離的特性，在保證發(fā)射天線方向圖不變的條件下，對接收信號進行數(shù)字信號處理，得到多波束； 2)將待搜索空域劃分為若干區(qū)域或波位，保證每個波位均可被發(fā)射/接收波束一次性覆蓋； 3)利用步驟1)中得到的多波束按順序在每個波位駐留設(shè)定時間進行掃描，直至截獲到目標(biāo)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于多波束信號的角度搜索方法，其特征在于，所述步驟1)中的數(shù)字信號處理是利用不同的加權(quán)系數(shù)對各接收通道信號進行加權(quán)實現(xiàn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于多波束信號的角度搜索方法，其特征在于，所述步驟3)中采用波束內(nèi)接正六邊形相連的掃描方式進行掃描。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于多波束信號的角度搜索方法，其特征在于，所述若在某波位截獲到目標(biāo)，則通過確認(rèn)后轉(zhuǎn)入跟蹤流程，否則繼續(xù)波位掃描。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于多波束信號的角度搜索方法，其特征在于，所述步驟3)中的設(shè)定時間必須保證若波位內(nèi)存在目標(biāo)則能以較高概率將其截獲。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多波束信號的角度搜索方法，屬于主動雷達角度搜索技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用相控陣天線可收發(fā)分離的特性，在保證發(fā)射天線方向圖不變條件下，對接收信號進行同時多波束數(shù)字信號處理，以提高接收天線波束等效寬度，減小搜索波位設(shè)置個數(shù)；將待搜索空域劃分為若干區(qū)域或波位，利用得到的多波束對目標(biāo)進行搜索，按順序在每個波位駐留一段時間，保證若此波位內(nèi)存在目標(biāo)則能以較高概率將其截獲。本發(fā)明利用相控陣波束快速捷變及數(shù)字多波束形成技術(shù)形成瞬時接收多波束方向圖，在原單波束搜索時的波束交疊處形成接收方向圖主瓣覆蓋，從而大幅降低接收方向圖損耗，等效展寬接收波束寬度，提高導(dǎo)引頭的搜索性能。
【IPC分類】G01S7/35, G01S7/285, G01S13/08
【公開號】CN105372648
【申請?zhí)枴緾N201510759286
【發(fā)明人】陳安娜, 高靜, 趙毅寰, 呂暉, 鄧方藝, 錢龍
【申請人】中國空空導(dǎo)彈研究院
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月10日