[發(fā)明專利]機掃米波雷達在多目標情況下的測角方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410018152.4
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103744077A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設計）人: 趙永波;靳曉煥;劉宏偉;水鵬朗;高炎;馮大政
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/50
• 分類號: G01S13/50
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種機掃米波雷達在多目標情況下的測角方法，包括如下步驟：

（1）將機掃天線等效為由N個陣元組成的天線陣，將天線陣均分為左右兩個子陣，每個子陣陣元數(shù)均為N/2，左右子陣下各接一路接收機，形成左、右兩路接收通道，其中N為大于等于4的偶數(shù)；

（2）將測角范圍-90°～90°每間隔10°劃分為一個波位，對于任意一個波位，由左通道的N/2個陣元得到該波位的左通道合成波束B_l，由右通道的N/2個陣元得到該波位的右通道合成波束B_r，由這兩個合成波束B_l和B_r得到該波位的鑒角曲線，保存所有波位的鑒角曲線的數(shù)據(jù)，得到鑒角曲線表；

（3）設在機掃雷達的一個波束寬度內存在M個運動的目標，將這M個目標依次編號為U₁,...,U_k,...,U_M，得到每個目標的多普勒頻率其中f₀表示雷達發(fā)射信號的中心頻率，c代表光速，V_k表示每個目標相對于雷達的徑向速度，k=1,2,...,M；

（4）機掃雷達在天線掃描工作時，每間隔0.25°發(fā)射一個脈沖，一個波束寬度內共發(fā)射L個脈沖；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i=1,2,...,L；

（5）由左通道的N/2個陣元接收機掃雷達在天線掃描工作時發(fā)射的L個脈沖，得到左通道回波數(shù)據(jù)

其中：左通道回波數(shù)據(jù)T₁中包含了所有目標的回波信息，表示左通道接收第i個脈沖得到的回波數(shù)據(jù)，i=1,2,...,L；A_ik=[a(θ_k1),...,a(θ_ki),...,a(θ_kL)]表示左通道接收第k個目標的角度信息，

式中，a(θ_ki)=[1,exp(j2π1d/λsinθ_ki),...,exp(j2π(N/2-1)d/λsinθ_ki)]^T表示左通道接收的第i個脈沖包含的第k個目標的方向矢量，θ_ki表示接收第i個脈沖時第k個目標與天線法線的夾角，稱為偏軸角；exp表示以e為底的指數(shù)冪，j代表虛數(shù)單位，d代表陣元間距，λ代表信號波長，[·]^T表示向量的非共軛轉置；

S_ik=[s_k1,...,s_ki,...,s_kL]^T表示機掃雷達天線接收第k個目標的復包絡信息，式中s_ki=exp(j2πf_k(i-1)t)表示第i個脈沖包含的第k個目標的復包絡，f_k表示第k個目標的多普勒頻率，t表示脈沖重復周期；

n₁表示左通道N/2個陣元接收的噪聲，其中n₁是均值為0，方差為1的階隨機高斯白噪聲；

（6）由右通道的N/2個陣元接收機掃雷達在天線掃描工作時發(fā)射的L個脈沖，得到右通道回波數(shù)據(jù)

其中，右通道回波數(shù)據(jù)T₂中包含了所有目標的回波信息，表示右通道接收的第i個脈沖得到的回波數(shù)據(jù)，式中i=1,2,...,L，G_ik=[g(θ_k1),...,g(θ_ki),...,g(θ_kL)]表示右通道接收的第k個目標的角度信息，

式中，g(θ_ki)=[exp(j2π(N/2+1)d/λsinθ_ki),...,exp(j2π(N-1)d/λsinθ_ki)]^T表示右通道接收的第i個脈沖中包含的第k個目標的方向矢量；

n₂表示右通道N/2個陣元接收的噪聲，其中n₂是均值為0，方差為1的隨機高斯白噪聲；

（7）對接收到的數(shù)據(jù)做雜波目標對消處理：

7a）將第k個目標U_k標記為期望目標，并把其余目標全部看做運動的雜波目標；

7b）將左通道回波數(shù)據(jù)T₁和右通道回波數(shù)據(jù)T₂中包含的雜波目標數(shù)據(jù)全部消掉，即利用運動目標識對顯示MTI消器將雜波目標依次對消，其中，MTI對消器計算公式為：

W_l=X_l+1-exp(j2πtf_m)X_l，l=1,2...,L-p，

式中，m表示雜波目標U_m的編號，m≠k，f_m表示雜波目標U_m的多普勒頻率，X_l表示對消雜波目標U_m前的第l列數(shù)據(jù)，W_l表示對消雜波目標U_m后得到的第l列數(shù)據(jù)，p表示對消次數(shù)且1≤p≤M；

7c）重復利用步驟7b）中所述的MTI對消器將所有雜波目標對消掉，得到只包含期望目標U_k的左通道數(shù)據(jù)Y₁和只包含期望目標U_k的右通道數(shù)據(jù)Y₂；

（8）將只包含期望目標U_k的左通道數(shù)據(jù)Y₁的全部N/2行進行相干積累，得到左通道積累后的數(shù)據(jù)Z₁，將只包含期望目標U_k的右通道數(shù)據(jù)Y₂的全部N/2行進行相干積累，得到右通道積累后的數(shù)據(jù)Z₂，其中Z₁和Z₂均為1×(L-M)階矩陣；

（9）對左通道積累后的數(shù)據(jù)Z₁和右通道積累后的數(shù)據(jù)Z₂利用和差波束單脈沖方法進行測角，得到期望目標U_k第l個脈沖的目標偏軸角θ_kl，l=1,2，...L-M；

（10）將期望目標U_k第l個脈沖的目標偏軸角θ_kl與第l個脈沖的基準角相加，得到第l個脈沖對目標的測量角度ψ_kl；

（11）對由步驟（10）得到的L-M個測量角度ψ_kl取平均，得到期望目標U_k的準確角度Φ_k，Φk=1L-MΣl=1L-Mψkl.]]>