[發(fā)明專利]一種運(yùn)動平臺雷達(dá)波束解耦方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811649010.2
• 申請日: 2018-12-30
• 公開（公告）號: CN109765530B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒江波;魯瑞蓮;何東
• 申請（專利權(quán)）人: 成都匯蓉國科微系統(tǒng)技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S7/40;G01S13/88
• 代理公司: 中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會專利中心 11215
• 代理人: 劉光德;彭霜

本發(fā)明公開了一種運(yùn)動平臺雷達(dá)波束解耦方法，包括如下步驟：步驟1、獲取初始條件下運(yùn)動平臺在慣性坐標(biāo)下的三個(gè)姿態(tài)角：俯仰角θ、偏航角ψ、滾轉(zhuǎn)角γ；步驟2、在慣性坐標(biāo)系下計(jì)算初始運(yùn)動平臺的歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣C，并將該歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣C轉(zhuǎn)換成四元數(shù)；步驟3、解算下一時(shí)刻由載體旋轉(zhuǎn)形成的新四元數(shù)向量Q₁；步驟4、由更新后的四元數(shù)向量Q₁計(jì)算新的歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣C₁；步驟5、利用所述新的歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣C₁計(jì)算更新后的波束方位角α₁、俯仰角β₁。由于采用上述方案，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明簡化了計(jì)算步驟，降低了計(jì)算量，能夠?qū)崿F(xiàn)快速解耦。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)波束解耦技術(shù)，具體涉及一種運(yùn)動平臺下的雷達(dá)波束解耦方法。

背景技術(shù)

雷達(dá)系統(tǒng)(如探測低慢小目標(biāo)的脈沖多普勒雷達(dá)以及進(jìn)行成像的合成孔徑雷達(dá))不受氣候條件影響，能夠全天候全天時(shí)的對目標(biāo)進(jìn)行探測，在軍用和民用領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。尤其是雷達(dá)的應(yīng)用平臺，如機(jī)載、星載和車載等平臺正日益豐富。在這些運(yùn)動平臺下，由于載體顛簸抖動，雷達(dá)的波束指向會發(fā)生變化，從而造成雷達(dá)的性能指標(biāo)下降，影響雷達(dá)的正常使用。

雷達(dá)波束解耦的目的就是保證在運(yùn)動平臺下雷達(dá)的波束指向能夠不隨運(yùn)動平臺的顛簸抖動而變化，以保證雷達(dá)波束指向正確。在以往的應(yīng)用中，常利用歐拉角來描述載體的顛簸抖動，然后對歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行運(yùn)算，繼而達(dá)到雷達(dá)波束解耦的目的。但利用歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行波束解耦時(shí)，如果某些坐標(biāo)軸重合，就會出現(xiàn)萬向鎖問題，從而失去一個(gè)方向上的解耦能力。同時(shí)，該方法中歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣需要多次三角運(yùn)算，計(jì)算量較大。

中國專利文獻(xiàn)CN102981151A針對相控陣直接與運(yùn)動載體固聯(lián)后，由于載體的擾動將直接作用于陣列天線，使得天線波束在空間指向發(fā)生變化的問題，提供了一種相控陣?yán)走_(dá)電控波束穩(wěn)定方法，該方法利用波束空間指向不變性原理，在波束穩(wěn)定幀信號上升沿到來時(shí)刻，解算當(dāng)前時(shí)刻相對姿態(tài)，得出使波束仍舊指向上一時(shí)刻目標(biāo)跟蹤向量所需要的天線波束方位角和俯仰角，進(jìn)而推導(dǎo)得出抵消擾動所需的補(bǔ)償角。然而，該專利公開的方法每次計(jì)算下一時(shí)刻的四元數(shù)向量時(shí)均需要進(jìn)行迭代計(jì)算，從而導(dǎo)致大幅度增加了計(jì)算的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述問題，本發(fā)明提出了一種基于四元數(shù)的運(yùn)動平臺(載體)雷達(dá)波束解耦方法，所述方法能夠保證在運(yùn)動平臺下雷達(dá)波束指向不隨運(yùn)動平臺的顛簸抖動而變化。

為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種運(yùn)動平臺雷達(dá)波束解耦方法，用于在運(yùn)動平臺下使雷達(dá)的波束指向能夠不隨運(yùn)動平臺的抖動而變化，該方法包括如下步驟：

步驟1、獲取初始條件下運(yùn)動平臺在慣性坐標(biāo)下的三個(gè)姿態(tài)角：俯仰角θ、偏航角ψ、滾轉(zhuǎn)角γ；

步驟2、在慣性坐標(biāo)系下計(jì)算初始運(yùn)動平臺的歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣C，并將該歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣C轉(zhuǎn)換成四元數(shù)；

步驟3、解算下一時(shí)刻由載體旋轉(zhuǎn)形成的新四元數(shù)向量Q₁；

步驟4、由更新后的四元數(shù)向量Q₁計(jì)算新的歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣C₁；

步驟5、利用所述新的歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣C₁計(jì)算更新后的波束方位角α₁、俯仰角β₁。

進(jìn)一步地，所述步驟2利用俯仰角θ、偏航角ψ、滾轉(zhuǎn)角γ計(jì)算歐拉旋轉(zhuǎn)矩陣C。

進(jìn)一步地，所述步驟3包括：

步驟31、獲取載體的角加速度ω和解算的兩次時(shí)間間隔dT，以計(jì)算出旋轉(zhuǎn)角度W；

步驟32、利用單子樣算法，將旋轉(zhuǎn)角度W轉(zhuǎn)成四元數(shù)向量Q_t；