機掃米波陣列雷達測角方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機掃米波陣列雷達的測角方法，主要解決機掃米波陣列雷達測角精度低的問題，其實現(xiàn)步驟為：1.由天線陣列接收雷達的脈沖回波信號；2.計算所有脈沖的搜索權矢量；3.以任意一個脈沖為參考脈沖，對其它脈沖的搜索權矢量進行補償；4.利用脈沖回波信號和補償后的搜索權矢量構(gòu)建一個代價函數(shù)；5.對代價函數(shù)進行波束掃描，得到目標的偏軸角；6.將目標的偏軸角與參考脈沖的基準角相加，得到目標的準確角度。本發(fā)明具有測角誤差小，精度高，穩(wěn)健性好的優(yōu)點，可用于機掃米波陣列雷達對目標的精確定位和目標跟蹤。
【專利說明】機掃米波陣列雷達測角方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達【技術領域】，特別涉及雷達測角方法，可用于機掃米波陣列雷達測 角，可用于目標跟蹤和米波雷達測高。

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


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對上述機掃米波陣列雷達常規(guī)測角方法的不足，提出一種機 掃米波陣列雷達測角方法，以降低噪聲對信號的影響，減小測角誤差，提高測角精度。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：
[0008] 一、技術思路
[0009] 通過對機掃米波陣列雷達數(shù)字波束掃描時的搜索權矢量進行補償，將雷達發(fā)射的 多個脈沖補償?shù)酵晃恢谩＠醚a償后的搜索權矢量與回波信號，建立一個以某一個脈沖 的偏軸角為基準的代價函數(shù)，對此代價函數(shù)進行波束掃描得到目標的偏軸角，利用目標的 偏軸角與其對應的基準角得到目標的真實角度。
[0010] 二、實現(xiàn)步驟
[0011] 根據(jù)上述技術思路，本發(fā)明的實現(xiàn)步驟包括如下：
[0012] (1)天線掃描時，每間隔λ Θ發(fā)射一個脈沖，并將發(fā)射第i個脈沖時，天線中心法 線與水平參考面的夾角作為基準角仍，i = 1，2, ...，L，L為在一個波束寬度內(nèi)共發(fā)射的脈 沖個數(shù)，△ Θ為相鄰兩個脈沖的間隔；
[0013] (2)設機掃米波陣列雷達天線有N個陣元，利用這N個陣元接收回波信號，得到第 i個脈沖的回波信號Xi ;
[0014] (3)在第i個脈沖的天線法線方向附近設置搜索角度Ψ，根據(jù)搜索角度Ψ計算搜 索權矢量力（￥) :
[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為信號波長，[· ]τ表示向量的非共軛轉(zhuǎn)置；
[0017] (4)以第一個脈沖為參考脈沖對權矢量Wi(u0進行補償，得到補償后第i個脈沖 的權矢量為A ( Ψ +(i_l) Δ Θ );
[0018] (5)根據(jù)接收的回波信號Xi和補償后的權矢量Wi(V + (i-l) Λ Θ)，構(gòu)建代價函數(shù) ρ(ψ)：

【權利要求】
1. 一種機掃米波陣列雷達測角方法，包括如下步驟： (1) 天線掃描時，每間隔△ Θ發(fā)射一個脈沖，并將發(fā)射第i個脈沖時，天線中心法線與 水平參考面的夾角作為基準角奶，i = 1，2, ...，L，L為在一個波束寬度內(nèi)共發(fā)射的脈沖個 數(shù)，Λ Θ為相鄰兩個脈沖的間隔； (2) 設機掃米波陣列雷達天線有Ν個陣元，利用這Ν個陣元接收回波信號，得到第i個 脈沖的回波信號Xi; (3) 在第i個脈沖的天線法線方向附近設置搜索角度Ψ，根據(jù)搜索角度Ψ計算搜索權 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為信號波長，[· ]τ表示向量的非共軛轉(zhuǎn)置； ⑷以第一個脈沖為參考脈沖對權矢量Κ(Ψ)進行補償，得到補償后第i個脈沖的權 矢量為 Κ(Ψ + (;?-1)Δ Θ);
4.根據(jù)權利要求1所述的機掃米波陣列雷達測角方法，其特征在于，所述步驟（4)中以 第一個脈沖為參考脈沖對權矢量&(ψ)進行補償，按如下步驟進行： 4a)確定權矢量的補償值：以第一個脈沖為參考，得到補償值是一個初始值為0,差值 為Λ Θ的等差數(shù)列，即每次脈沖的補償值依次為〇, Λ Θ，2 Λ Θ，. . .，（i-1) Λ Θ ; 4b)對權矢量進行補償：以第一個脈沖為參考，利用得到的補償值將每個脈沖的搜索 權矢量歸一到第一個脈沖權矢量位置，得到第i個脈沖補償后的權矢量&( Ψ +(i-1) Λ Θ )。
5.根據(jù)權利要求1所述的機掃米波陣列雷達測角方法，其特征在于，步驟（5)所述的根 據(jù)接收的回波信號Xi和補償后的權矢量Wi ( Ψ +(i-1) Λ Θ )，構(gòu)建代價函數(shù)Ρ ( ψ)，按如下步 驟進行：
【文檔編號】G01S13/68GK104122548SQ201410369813
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權日: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 申請人:西安電子科技大學