[發明專利]一種基于陣列雷達的目標波達方向快速估計方法

在審

• 申請號: 201710510050.8
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107340495A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 宋萬杰;金莉
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙)61218
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明屬于米波雷達信號處理技術領域，特別涉及一種基于陣列雷達的目標波達方向快速估計方法，適用于實際工程應用。

背景技術

米波雷達測角測高是信號處理領域的重要分支，雷達發射電磁波并接收來自其威力覆蓋范圍內的目標回波信號，然后從接收的回波信號中提取目標的位置和其他信息，以用于探測、定位以及目標識別；米波雷達因為其工作頻段和波長較長的特點，具有良好的反隱身和反輻射導彈能力，但同時因為米波波束較寬，存在波束“打地”以及多徑效應等問題，嚴重影響了米波雷達測角精度。

早期目標的波達方向估計主要采用數字波束形成(DBF)算法，而DBF算法的角度分辨率和天線的孔徑成反比，為了達到較好的角度分辨率需要增大雷達天線的陣列孔徑，這一點是難以實現的；對于米波雷達而言，在低仰角區域的直達波和多徑反射波位于同一波束寬度內，不可分辨，會出現角度模糊；也就是說，采用DBF測角算法簡單，運算速度快，能夠測出目標方向，但是測角精度不夠。

為了達到較高的測角精度，出現了一類子空間擬合算法：最大似然(ML)算法，最大似然(ML)算法在目標信噪比較低、快拍數較少的條件下，相比于其他算法能夠達到更好的測角性能；但是ML算法需要進行空域的多維搜索，運算量較大，為了減少運算量，學者們對其進行了改進，最終形成了合成導向矢量(SVML)算法，SVML算法對直達角和反射角都進行搜索，雖然較好的解決了多徑反射波和直達波在一個波束寬度瓣內DBF算法無法進行目標波達方向估計的問題，但卻存在兩個不足：第一，需要對直達角和反射角分別進行二維估計，計算量偏大，無法確保信號處理的實時性；第二，大量角度的搜索，增大了運算量，很難滿足測角的實時性。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提出一種基于陣列雷達的目標波達方向快速估計方法，該種基于陣列雷達的目標波達方向快速估計方法是一種基于CUDA架構的DBF與SVML結合測向算法，能夠根據目標回波信息和地形準確快速估計目標波達方向，進而能夠提高米波雷達測角測高的速率和精度。

本發明的主要思路：本發明結合DBF算法與SVML算法進行測角，主要是因為米波雷達波束較寬，在低仰角區域的直達波和多徑反射波位于同一波束寬度內，不可分辨，雖然采用DBF算法會出現角度模糊，但是DBF測角算法比較簡單，運算速度快，而SVML算法的波瓣比DBF算法的波瓣更窄，角度分辨率更高；所以將DBF算法與SVML算法結合進行測角能夠優勢互補，DBF算法主要負責粗測，SVML算法負責精測，這樣就縮小了搜索范圍，加快了搜索進程，可以同時計算多個角度的似然值，一方面可以提高測角速率，另一方面，可以進一步減小搜索步進間隔以提高測角精度。

為達到上述技術目的，本發明采用如下技術方案予以實現。

一種基于陣列雷達的目標波達方向快速估計方法，包括以下步驟：

步驟1，確定陣列雷達，所述陣列雷達包含N個陣元；陣列雷達接收雷達模擬信號，并對該雷達模擬信號進行A/D采樣和脈沖壓縮處理，得到脈沖壓縮回波數字信號數據矢量；

設定脈沖壓縮回波數字信號數據矢量的來波方向θ，并得到θ方向上的合成導向矢量

步驟2，根據θ方向上的合成導向矢量，得到N個陣元的DBF權矢量；

步驟3，對脈沖壓縮回波數字信號數據矢量進行DBF粗測，得到DBF粗測結果，所述DBF粗測結果為脈沖壓縮回波數字信號數據矢量的來波方向θ的仰角位置；

步驟4，根據DBF粗測結果對脈沖壓縮回波數字信號數據矢量進行SVML精測，得到基于陣列雷達的目標波達方向。

本發明的有益效果：

第一，本發明方法實現了將DBF算法和SVML算法相結合，使得SVML方法搜索范圍變小，減小了運算量，加快了運算速率。

第二，本發明在提高目標角度測量精度方面更有優勢：一方面，增加DBF算法粗測，即首先采用DBF算法測出目標波達方向的大致范圍，提高了測角速率；然后采用SVML算法進行精測，從而減少角度搜索范圍，提高測角速率，解決了低仰角測角模糊問題；另一方面，采用并行處理的實現方法進行角度測量，不僅加快了運算速率，提高信號處理速率，同時能夠利用并行這一特點在同樣時間內以更小步進對粗測范圍進行搜索，提高測角測高的準確度。

附圖說明

下面結合附圖說明和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1為本發明的一種基于陣列雷達的目標波達方向快速估計方法流程圖；

圖2(a)為使用本發明方法得到的DBF粗測結果圖；