[發明專利]一種適用于稀疏陣列天線的雷達目標角度計算方法

有效

• 申請號: 201711102122.1
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107976671B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 張玉;王聰;趙勛旺;林中朝
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/06
• 分類號: G01S13/06;G01S7/28
• 代理公司: 61205 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 韋全生;王品華

1.一種適用于稀疏陣列天線的雷達目標角度計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)建立包含M個天線單元的稀疏陣列天線：天線單元為收發合置模式，M個天線單元的工作頻點分別為ω₁，ω₂，ω₃，…，ω_M，稀疏陣列天線的方向函數為其中θ，為球坐標系中的角度，L為稀疏陣列每個天線單元的激勵組成的向量；

(2)計算稀疏陣列天線的本征傳輸矩陣K(ω)⁰：

(2a)在凈空條件下，M個天線單元同時發射不同頻率的信號e₁(ω₁t)，e₂(ω₂t)，…，e_M(ω_Mt)，并接收回波信號e₁⁰，e₂⁰，…，e_M⁰，其中t表示時間；

(2b)根據M個天線單元在凈空條件下發射的信號和接收的回波信號，計算稀疏陣列天線的本征傳輸矩陣K(ω)⁰；

(3)計算稀疏陣列天線的傳輸散射矩陣K(ω)¹：

(3a)在非凈空條件下，M個天線單元同時發射不同頻率的信號e₁(ω₁t)，e₂(ω₂t)，…，e_M(ω_Mt)，并接收回波信號e₁¹，e₂¹，…，e_M¹，其中t表示時間；

(3b)根據M個天線單元在非凈空條件下發射的信號和接收的回波信號，計算稀疏陣列天線的傳輸散射矩陣K(ω)¹；

(4)構建目標傳輸矩陣T(ω)：

將稀疏陣列天線的傳輸散射矩陣K(ω)¹和稀疏陣列天線的本征傳輸矩陣K(ω)⁰相減，得到差值矩陣ΔK(ω)，并將差值矩陣ΔK(ω)的共軛ΔK(ω)^*與ΔK(ω)相乘，得到目標傳輸矩陣T(ω)；

(5)獲取非負實特征值對角矩陣Λ和特征向量矩陣V：

對目標傳輸矩陣T(ω)進行特征值分解，得到包含M個特征值的非負實特征值對角矩陣Λ和非負實特征值對角矩陣Λ對應的特征向量矩陣V；

(6)計算N個待探測目標相對于稀疏陣列天線所在的角度：

(6a)將步驟(5)中非負實特征值對角矩陣Λ中大于零的N個特征值λ₁，λ₂，…，λ_N作為主特征值，并將N個主特征值λ₁，λ₂，…，λ_N對應的N個特征向量x₁，x₂，…，x_N分別代入稀疏陣列天線的方向函數中，得到關于θ，的函數

(6b)計算函數在區間θ＝[0，180°]，內的值，并檢測其中最大值對應的角度該角度即為N個目標分別相對于稀疏陣列天線所在的角度。

2.根據權利要求1所述的一種適用于稀疏陣列天線的雷達目標角度計算方法，其特征在于，步驟(1)中所述的稀疏陣列天線的方向函數其表達式為：

其中：r_i表示場點到第i個天線單元的距離，r₀表示場點到坐標原點的距離，表示天線單元的方向函數，僅與天線單元的型式和尺寸有關，稱為單元因子，k是自由空間中的傳播常數，θ，為球坐標系中的角度，l_i是第i個天線單元激勵的幅度，L為稀疏陣列每個天線單元的激勵組成的向量。