[發(fā)明專利]基于八單元小孔徑圓陣天線的外輻射源雷達(dá)測角方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410242100.5
• 申請日: 2014-06-03
• 公開（公告）號: CN104020465A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊;王玨;呂小永;喬家輝
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S13/06
• 分類號: G01S13/06
• 代理公司: 西安睿通知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于外輻射源雷達(dá)目標(biāo)方位角測定技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于八單元小孔徑圓陣天線的外輻射源雷達(dá)測角方法，可在參考信號包含有目標(biāo)回波信號時(shí)更精確地測量得到目標(biāo)的方位角。

背景技術(shù)

外輻射源雷達(dá)本身不發(fā)射電磁波，而是利用已存在的民用信號(如FM、GSM、電視信號、wlan信號等)作為照射源，對目標(biāo)進(jìn)行探測和定位，具有生存能力強(qiáng)、反隱身、抗低空突防及成本低等優(yōu)勢。

外輻射源雷達(dá)天線接收信號中不僅包含目標(biāo)回波信號，而且包含直達(dá)波與多徑雜波信號。目標(biāo)回波的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于直達(dá)波以及多徑雜波的能量，因此不能直接使用基于子空間的空間譜估計(jì)方法進(jìn)行測角，也不能像測量直達(dá)波的到達(dá)角那樣直接對天線的接收信號進(jìn)行比幅測角?，F(xiàn)有的基于ad-hoc天線的比相測角方法中，采用四元圓陣天線，對陣列孔徑與信號波長之間的關(guān)系有特殊的要求，即天線的半徑應(yīng)小于信號波長的四分之一，而這樣做會(huì)導(dǎo)致陣列孔徑過小，陣元之間具有較強(qiáng)的耦合效應(yīng)，陣列流形將發(fā)生變化；并且陣列孔徑越小，空間分辨率就越低，同時(shí)該方法沒有考慮參考信號中含有目標(biāo)回波時(shí)對測角精度的影響。實(shí)際中參考信號中往往含有目標(biāo)回波，會(huì)對該方法的測角精度產(chǎn)生很大的影響。基于壓縮感知的超分辨技術(shù)進(jìn)行測角計(jì)算量太大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出基于八單元小孔徑圓陣天線的外輻射源雷達(dá)測角方法。本發(fā)明采用方向圖綜合技術(shù)產(chǎn)生覆蓋全空間的18個(gè)波束對目標(biāo)進(jìn)行掃描。通過雜波相消、距離多普勒處理，大大提高目標(biāo)的信雜比，在距離多普勒平面上進(jìn)行比幅測角，大大提高了測角的精度。針對參考信號中包含目標(biāo)回波的情況提出了修正的測角方案，修正的測角方案與原始方法相比在參考信號中包含目標(biāo)回波時(shí)能夠更加精確地測量的到目標(biāo)的方位角。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的思路是，由于外輻射源雷達(dá)目標(biāo)回波信號通常遠(yuǎn)弱于直達(dá)波和多徑雜波，雜波相消以后目標(biāo)回波的能量也比雜波剩余以及噪聲低很多，因此首先需要對接收信號進(jìn)行波束掃描與雜波相消處理，從空域和時(shí)域上消掉直達(dá)波和多徑雜波，然后對雜波相消以后的信號進(jìn)行能量積累，之后再進(jìn)行比幅測角。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

基于八單元小孔徑圓陣天線的外輻射源雷達(dá)測角方法包括以下步驟：

步驟1，所述外輻射源雷達(dá)采用八單元均勻圓陣天線接收信號，八單元均勻圓陣天線用于產(chǎn)生18個(gè)接收波束；設(shè)置第m個(gè)接收波束的主瓣指向、主瓣寬度、副瓣區(qū)域，m取1至18；得出第m個(gè)接收波束的低副瓣權(quán)系數(shù)向量ω_m；

步驟2，根據(jù)每個(gè)接收波束的低副瓣權(quán)系數(shù)向量，對所述八單元均勻圓陣天線接收的信號進(jìn)行雜波相消處理，得出每個(gè)接收波束的雜波相消后信號；第m個(gè)接收波束的雜波相消后信號為r_m(t)；

步驟3，對第m個(gè)接收波束的雜波相消后信號r_m(t)進(jìn)行匹配濾波，得出第m個(gè)接收波束的匹配濾波后信號根據(jù)至中最大的三個(gè)值，估計(jì)出目標(biāo)方位角范圍；在所述目標(biāo)方位角范圍內(nèi)搜索預(yù)先構(gòu)建的比幅表，得出目標(biāo)的真實(shí)方位角θ_e。

本發(fā)明的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于：

在步驟1中，所述外輻射源雷達(dá)采用八單元均勻圓陣天線接收信號，八單元均勻圓陣天線用于產(chǎn)生18個(gè)接收波束，第1個(gè)接收波束的主瓣指向作為0°方向，第m個(gè)接收波束的主瓣指向?yàn)棣?sub>m,0，θ_m,0＝(m-1)×20°，m取1至18；

根據(jù)所要觀察的空域，將每個(gè)接收波束的主瓣寬度設(shè)置為Δ，0°<Δ<360°；

如果則將第m個(gè)接收波束的副瓣區(qū)域確定為如果當(dāng)時(shí)，將第m個(gè)接收波束的副瓣區(qū)域確定為如果θ_m,0為其余取值，將第m個(gè)接收波束的副瓣區(qū)域確定為

在步驟1中，針對每個(gè)接收波束，將其最大副瓣電平與主瓣電平的比值設(shè)為β，β∈(0,1)；

然后，按照下式計(jì)算第m個(gè)接收波束的低副瓣權(quán)系數(shù)向量ω_m：