一種極化敏感fda雷達(dá)及其波束形成方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及Π )Α雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種極化敏感FDA雷達(dá)及其波束形成方法 和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 頻控陣?yán)走_(dá)(FDA，F(xiàn)requency Diverse Radar)在同一時(shí)間對(duì)不同陣元上的發(fā)射信 號(hào)施加了不同的頻率差，即：每個(gè)陣元發(fā)射出去的信號(hào)的中心頻率不相同。這些發(fā)射出去的 信號(hào)在空間上相互疊加，會(huì)使FDA雷達(dá)波束在空間上呈現(xiàn)出某些距離角度位置上加強(qiáng)，其他 距離角度位置上減弱的特性。
[0003] FDA雷達(dá)的陣元的排列方式可以是將多個(gè)陣元排列在一條直線上，即：以線陣方式 排列。
[0004] 現(xiàn)有的Π )Α雷達(dá)發(fā)射信號(hào)波束加強(qiáng)的位置呈帶狀，這種樣式的發(fā)射信號(hào)波束決定 了FDA雷達(dá)在判定目標(biāo)的距離和角度時(shí)會(huì)出現(xiàn)相互依賴性，即：如果不知道距離大小就無法 估計(jì)出角度的大小，同樣，不知道角度的大小也無法估計(jì)出距離的大小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種極化敏感Π )Α雷達(dá)及其波束形成方法和裝置，以解決 現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述距離和角度相互依賴的問題。
[0006] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了 一種極化敏感FDA雷達(dá)，包含多個(gè)陣元，多個(gè)陣元中的 每一個(gè)上包含至少一個(gè)電偶極子或至少一個(gè)磁偶極子。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于極化敏感Π )Α雷達(dá)的波束形成方法，極化 敏感FDA雷達(dá)包含多個(gè)陣元，該方法包括:參數(shù)設(shè)定步驟:設(shè)定陣元總數(shù)、陣元間距、發(fā)射信 號(hào)的載波頻率、每個(gè)陣元的發(fā)射信號(hào)頻偏;偶極子設(shè)置步驟:在多個(gè)陣元中的每一個(gè)上設(shè)置 至少一個(gè)電偶極子或至少一個(gè)磁偶極子;最優(yōu)加權(quán)向量搜索步驟：用凸優(yōu)化方法搜索最優(yōu) 加權(quán)向量；以及發(fā)射波束產(chǎn)生步驟:根據(jù)載波頻率、頻偏和加權(quán)向量在相應(yīng)陣元上產(chǎn)生發(fā)射 波束。
[0008] 本法明的又一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于極化敏感Π )Α雷達(dá)的波束形成裝置，該極 化敏感Π )Α雷達(dá)包含多個(gè)陣元，該裝置包括:參數(shù)設(shè)定模塊，用于設(shè)定陣元總數(shù)、陣元間距、 發(fā)射信號(hào)的載波頻率、每個(gè)陣元的發(fā)射信號(hào)頻偏;偶極子設(shè)置模塊，用于在多個(gè)陣元中的每 一個(gè)上設(shè)置至少一個(gè)電偶極子或至少一個(gè)磁偶極子;最優(yōu)加權(quán)向量搜索模塊，用于用凸優(yōu) 化方法搜索最優(yōu)加權(quán)向量；以及發(fā)射波束產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)載波頻率、頻偏和加權(quán)向量在 相應(yīng)陣元上產(chǎn)生發(fā)射波束。
【附圖說明】
[0009] 通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明 的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。其中在附圖中，參考數(shù)字 之后的字母標(biāo)記指示多個(gè)相同的部件，當(dāng)泛指這些部件時(shí)，將省略其最后的字母標(biāo)記。在附 圖中：
[0010] 圖1為本發(fā)明的極化敏感FDA雷達(dá)示意圖；
[0011] 圖2為本發(fā)明的用于極化敏感FDA雷達(dá)的波束形成方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0012] 圖3所示為本發(fā)明的用于極化敏感Π )Α雷達(dá)的波束形成過程中的加權(quán)向量搜索步 驟的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0013] 圖4為本發(fā)明的用于極化敏感FDA雷達(dá)的波束形成裝置一個(gè)實(shí)施例的示意性框圖；
[0014] 圖5A為采用現(xiàn)有的FDA產(chǎn)生的雷達(dá)發(fā)射波束示意圖；
[0015] 圖5B為采用本發(fā)明技術(shù)方案產(chǎn)生的雷達(dá)發(fā)射波束示意圖；
[0016] 圖6為采用本發(fā)明技術(shù)方案時(shí)的輸入信噪比與輸出信干比曲線和采用現(xiàn)有技術(shù)方 案時(shí)的輸入信噪比與輸出信干比曲線對(duì)比示意圖。
[0017] 在附圖中，使用相同或類似的標(biāo)號(hào)來指代相同或類似的元素。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 現(xiàn)在將參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解，附圖中示出和 描述的實(shí)施方式僅僅是示例性的，意在闡釋本發(fā)明的原理和精神，而并非限制本發(fā)明的范 圍。
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種極化敏感Π )Α雷達(dá)100,雷達(dá)100可以 包含多個(gè)陣元（圖1中用一個(gè)黑色方塊表示一個(gè)陣元），多個(gè)陣元中的每一個(gè)上可以包含有 至少一個(gè)電偶極子或至少一個(gè)磁偶極子。這多個(gè)陣元可以排列在一條直線上并且相互之間 的間距可以相等。
[0020] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電偶極子可以位于圖1中的虛線所示的X軸方向或Y軸 方向或Z軸方向，磁偶極子也可以位于圖1中的虛線所示的X軸方向或Y軸方向或Z軸方向。 [0021 ]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)陣元中的每一個(gè)上最多可以包含有三個(gè)有效電偶 極子和三個(gè)有效磁偶極子。這三個(gè)有效電偶極子可以分別位于X軸方向、Y軸方向和Z軸方 向，這三個(gè)有效磁偶極子可以分別位于X軸方向、Y軸方向和Z軸方向。也就是說，一個(gè)陣元上 最多可以包含六個(gè)有效極子。所謂有效電偶極子，指的是雖然某一個(gè)陣元上可以包含3個(gè)以 上的電偶極子，但是其中有效的電偶極子只有三個(gè)，其他的都是冗余的。有效磁偶極子的概 念也類似于有效電偶極子的概念。
[0022] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)陣元中的每一個(gè)的編號(hào)可以自基準(zhǔn)陣元開始依次 遞增，每一個(gè)陣元的發(fā)射信號(hào)的頻偏可以與該編號(hào)的二次方成正比。例如，參考圖1，如果將 最左邊的陣元(坐標(biāo)原點(diǎn)處的陣元)作為基準(zhǔn)陣元，則可以從左到右將所有陣元按照依次遞 增的方式編號(hào)為1、2、3···、Μ。因此，任一陣元的頻偏可以通過如下公式計(jì)算得到：
[0023] Δ fm= (m-1 )2 Af,m=l,2, . . . ,Μ-1
[0024] 其中，A fm表示編號(hào)為m的陣元的頻偏，△ f為預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)頻偏，Μ表示陣元的 總數(shù)。
[0025]至此描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的極化敏感FDA雷達(dá)。對(duì)比圖5Α和圖5Β可以看出，用 現(xiàn)有的FDA雷達(dá)產(chǎn)生的發(fā)射波束能量集中于一些帶狀區(qū)域（圖5Α中的501、502、503、504等區(qū) 域），因此具有明顯的距離一角度依賴性。而根據(jù)本發(fā)明雷達(dá)產(chǎn)生的發(fā)射信號(hào)波束的能量更 為集中（圖5B中的505、506區(qū)域），可以被聚焦于期望的目標(biāo)位置，能夠克服現(xiàn)有FDA雷達(dá)產(chǎn) 生的發(fā)射波束的距離角度相互依賴的問題。
[0026]參考圖2,圖2為本發(fā)明的用于極化敏感FDA雷達(dá)的波束形成方法的一個(gè)實(shí)施例200 的流程圖。圖2所示的實(shí)施例200可以包含如下步驟201至205。
[0027]步驟201是參數(shù)設(shè)定步驟:設(shè)定陣元總數(shù)、陣元間距、發(fā)射信號(hào)的載波頻率、每個(gè)陣 元的發(fā)射信號(hào)頻偏。
[0028]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，陣元總數(shù)可以是8個(gè)，陣元間距可以是d = 0.5米，發(fā)射 信號(hào)的載波頻率可以是f〇 = 2X109Hz。
[0029] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)陣元中的每一個(gè)的編號(hào)可以自基準(zhǔn)陣元開始依次 遞增，每一個(gè)陣元的發(fā)射信號(hào)的頻偏可以與該編號(hào)的二次方成正比。例如，參考圖1，如果將 最左邊的陣元(坐標(biāo)原點(diǎn)處的陣元)作為基準(zhǔn)陣元，則可以從左到右將所有陣元按照依次遞 增的方式編號(hào)為1、2、3···、Μ。因此，任一陣元的頻偏可以通過如下公式計(jì)算得到：
[0030] Δ fm= (m-1 )2 Af,m=l,2, . . . ,Μ-1
[0031] 其中，A fm表示編號(hào)為m的陣元的頻偏，△ f為預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)頻偏，Μ表示陣元的 總數(shù)。
[0032] 步驟202是偶極子設(shè)置步驟:在多個(gè)陣元中的每一個(gè)上設(shè)置至少一個(gè)電偶極子或 至少一個(gè)磁偶極子。
[0033] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以在每一個(gè)陣元上設(shè)置至少一個(gè)電偶極子或者在每 一個(gè)陣元上設(shè)置至少一個(gè)電偶極子。
[0034] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電偶極子可以位于圖1中的虛線所示的X軸方向或Υ軸 方向或Ζ軸方向，磁偶極子也可以位于圖1中的虛線所示的X軸方向或Υ軸方向或Ζ軸方向。 [0035]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)陣元中的每一個(gè)上最多可以包含有三個(gè)有效電偶 極子和三個(gè)有效磁偶極子。這三個(gè)有效電偶極子可以分別位于X軸方向、Υ軸方向和Ζ軸方 向，這三個(gè)有效磁偶極子可以分別位于X軸方向、Υ軸方向和ζ軸方向。也就是說，一個(gè)陣元上 最多可以包含六個(gè)有效極子。所謂有效電偶極子，指的是雖然某一個(gè)陣元上可以包含3個(gè)以 上的電偶極子，但是其中有效的電偶極子只有三個(gè)，其他的都是冗余的。有效磁偶極子的概 念也類似于有效電偶極子的概念。
[0036] 步驟203是最優(yōu)加權(quán)向量搜索步驟