[發(fā)明專利]一種分布式陣列相參合成雷達(dá)發(fā)射相參參數(shù)校準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410554128.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN104375129A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 游俊;黃志忠;強(qiáng)勇;李萬(wàn)玉;肖開健;習(xí)遠(yuǎn)望;肖秋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號(hào): G01S7/40
• 分類號(hào): G01S7/40
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分布式陣列相參合成雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分布式陣列相參合成雷達(dá)發(fā)射相參參數(shù)校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

2006年，美國(guó)林肯實(shí)驗(yàn)室的S.Coutts等人在文獻(xiàn)(S.Coutts,“Distributed?Coherent?Aperture?Measurements?for?Next?Generation?BMD?Radar”,IEEE?Workshop?on?Sensor?Array?and?Multichannel?Signal?Processing)提出將分布式陣列相參合成雷達(dá)作為下一代彈道導(dǎo)彈防御雷達(dá)的發(fā)展方向，并分別于2004年在空軍研究工作實(shí)驗(yàn)室(AFRL)Ipswich天線研究設(shè)備和于2005年在白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)(WSMR)使用寬帶MIMO分布式孔徑測(cè)試系統(tǒng)成功地進(jìn)行了寬帶分布式相參孔徑的測(cè)試和驗(yàn)證。

分布式陣列相參合成雷達(dá)的基本特點(diǎn)是能夠通過多部較小的單元雷達(dá)聯(lián)合工作，實(shí)現(xiàn)信號(hào)級(jí)相參合成，從而獲得與大雷達(dá)相當(dāng)?shù)脑鲆婧屯Γ瑫r(shí)具備相對(duì)大雷達(dá)更加快速的機(jī)動(dòng)部署能力。為了實(shí)現(xiàn)收發(fā)全相參，形成發(fā)射波束，必然要求對(duì)各單元雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的距離(延時(shí))和相位進(jìn)行精確校準(zhǔn)。文獻(xiàn)(史仁杰，“新一代彈道導(dǎo)彈防御雷達(dá)——分布式相參合成孔徑相控陣?yán)走_(dá)”，第十二屆全國(guó)雷達(dá)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2012，1043-1049)提到距離校準(zhǔn)要求精確到距離分辨單元的百分之幾，而相位校準(zhǔn)要求精確到雷達(dá)中心波長(zhǎng)的百分之幾。由于單元雷達(dá)可以分布在上百米的范圍內(nèi)，依賴精確的測(cè)量定位手段進(jìn)行校準(zhǔn)，每次部署都要重新校準(zhǔn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且不易實(shí)現(xiàn)；多站架設(shè)位置誤差會(huì)引起發(fā)射波束畸變，導(dǎo)致方向性增益達(dá)不到威力要求，因此發(fā)射相參參數(shù)的精確校準(zhǔn)成為實(shí)現(xiàn)分布式陣列發(fā)射相參合成(即發(fā)射波束形成)的主要技術(shù)難題。

對(duì)于單元雷達(dá)分布范圍較大的典型分布式雷達(dá)系統(tǒng)，校準(zhǔn)后形成的發(fā)射波束波束寬度可能很窄，要求相參參數(shù)校準(zhǔn)具有一定的實(shí)時(shí)性。文獻(xiàn)(曹哲，“分布式陣列相參合成雷達(dá)技術(shù)研究與試驗(yàn)”，現(xiàn)代防御技術(shù)，2012，40(4)，1-11)提到一種在相參積累之前利用單元雷達(dá)發(fā)射正交波形建立平滑和穩(wěn)定的目標(biāo)寬帶跟蹤，實(shí)時(shí)估計(jì)并預(yù)報(bào)下一組脈沖相參參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。該方法實(shí)現(xiàn)了相參參數(shù)的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，而且不需要對(duì)單元雷達(dá)進(jìn)行定位，校準(zhǔn)的精度取決于跟蹤目標(biāo)的精度；但是由于目標(biāo)是運(yùn)動(dòng)的，而且可能形狀復(fù)雜，甚至電波傳播介質(zhì)的不均勻性導(dǎo)致很難建立目標(biāo)的寬帶平穩(wěn)跟蹤。對(duì)于單元雷達(dá)密集分布的陣列相參合成雷達(dá)，對(duì)相參參數(shù)校準(zhǔn)的實(shí)時(shí)性要求不高，避開了典型分布式雷達(dá)系統(tǒng)相參參數(shù)實(shí)時(shí)估計(jì)和補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)難題，僅需要對(duì)相位進(jìn)行校準(zhǔn)，但是依然存在定位精度不夠?qū)е孪辔恍?zhǔn)誤差并引起發(fā)射波束畸變的問題。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了解決單元雷達(dá)密集分布的分布式陣列相參合成雷達(dá)的發(fā)射波束形成問題，本發(fā)明提出一種分布式陣列相參合成雷達(dá)發(fā)射相參參數(shù)校準(zhǔn)方法。該方法包括調(diào)整單元雷達(dá)陣面一致，單元雷達(dá)陣面參考點(diǎn)粗定位，計(jì)算滿足方向增益要求的定位精度范圍，根據(jù)粗定位精度選擇合適的定位估計(jì)精度，通過優(yōu)化算法估計(jì)各單元雷達(dá)定位誤差，最后利用估計(jì)值校準(zhǔn)加權(quán)形成發(fā)射波束，流程如圖1所示。該方法適用于分布式陣列相參合成雷達(dá)在單元雷達(dá)密集分布而測(cè)量定位精度不夠時(shí)，用軟件方法進(jìn)行陣列流形修正，校準(zhǔn)發(fā)射相參參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)發(fā)射波束形成。

技術(shù)方案

一種分布式陣列相參合成雷達(dá)發(fā)射相參參數(shù)校準(zhǔn)方法：在雷達(dá)各站(單元雷達(dá)，共N個(gè))部署架設(shè)時(shí)，通過調(diào)整保證各站陣面一致，以其中一站作為參考，通過測(cè)量定位手段，獲得各發(fā)射站陣面參考點(diǎn)的空間坐標(biāo)(x′_n,y′_n,z′_n)(n＝1,2,…,N-1)，將測(cè)量定位誤差控制在(±δ′_x,n,±δ′_y,n,±δ′_z,n)，計(jì)算滿足方向增益要求的定位精度范圍，選擇合適的定位估計(jì)精度(±δ_x,±δ_y,±δ_z)，根據(jù)所選定位精度對(duì)定位誤差進(jìn)行量化，并通過優(yōu)化算法估計(jì)各站定位誤差利用估計(jì)位置進(jìn)行相位校準(zhǔn)加權(quán)，最終形成發(fā)射波束，實(shí)現(xiàn)框圖如圖2所示。

具體步驟如下：