[發明專利]基于雷達通道噪聲功率的數字波束形成方法

有效

• 申請號: 201910166387.0
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109932696B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 趙永波;李嘉隆;何學輝;張俊杰;劉宏偉;蘇濤
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

本發明提出了一種基于雷達通道噪聲功率的數字波束形成方法，用于解決現有技術中存在的由各雷達通道噪聲不一致帶來的波束合成效率低的技術問題。本發明的實現步驟包括：獲取每個雷達通道回波信號；計算每個雷達通道回波信號的噪聲功率；計算每個雷達通道回波信號的幅度加權系數；計算每個雷達通道回波信號的幅相加權系數；合成各雷達通道回波信號。本發明對各雷達通道噪聲規律進行評估，用特定的幅相加權系數進行數字波束形成，能夠提升數字波束形成后目標的信噪比，提高了波束合成效率，進而提升目標檢測性能。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，更進一步涉及雷達信號處理技術領域中的一種基于雷達通道噪聲功率的數字波束形成方法。本發明利用各通道噪聲功率計算波束形成權值，形成數字波束。該數字波束可用于優化雷達目標檢測性能。

背景技術

傳統數字波束形成方法利用雷達各通道回波信號相位特征不同的特點，可以對各通道回波信號進行相位加權求和，使波束指向特定的方向，能夠使波束指向方向的目標信噪比有效提高。而目標信噪比是影響雷達目標檢測、參數估計、跟蹤與識別性能的關鍵指標，也是衡量波束合成效率的最重要因素，因此數字波束形成是雷達信號處理的關鍵環節，數字波束形成的性能是影響雷達目標檢測性能的關鍵。但其未考慮雷達各通道噪聲功率的差異性，通道噪聲主要來源于電阻熱噪聲、天線熱噪聲和接收系統的噪聲，不可能保證各種情況下每個通道的噪聲功率完全一致。處于特定工作模式下或受到泄露信號串擾時，可能會出現少量接收通道噪聲過大的現象，采用傳統數字波束形成方法對其進行波束形成后，因其未考慮通道噪聲功率的差異，會帶來波束合成后目標信噪比低、波束合成效率低的問題，用各種恒虛警檢測的方法對波束合成后的回波數據進行目標檢測，因噪聲電平估計值高、檢測門限高，造成漏警現象，影響雷達目標檢測性能。

北京遙測技術研究所在其申請的專利文獻“一種數字多波束形成方法”(專利申請號：201310680428.0，申請公布號：CN 103701515 A)中公開了一種數字多波束形成方法。該方法通過對輸入信號進行干擾檢測，確定輸入信號中是否存在干擾，從而使用不同的波束形成算法進行信號合成，如果輸入信號中不存在干擾，則使用固定波束形成算法來進行信號合成；如果輸入信號中存在干擾，則使用自適應波束形成算法來進行信號合成。該方法存在的不足之處是，在進行數字多波束形成過程中沒有考慮各通道噪聲功率不一致的情況，造成波束合成后目標信噪比低、目標檢測性能差的問題。

武漢濱湖電子有限責任公司在其申請的專利文獻“一種圓陣列天線數字波束形成方法”(專利申請號：201010585291.7，申請公布號：CN 102082591 A)中公開了一種圓陣列天線數字波束形成方法。該方法采用有多個陣子組成的圓陣中部分相鄰陣子構成一個小的圓弧陣，在該圓弧陣中心陣子的法線方向上形成沿圓心向外的主波束，這樣以每一個陣子為中心都可以構造一個圓弧陣，形成沿圓心向外的波束，整個圓陣就能形成覆蓋360°空間的多個等間距的波束，構成了圓陣列天線數字波束。該方法存在的不足之處是，沒有考慮圓柱共形陣天線單元之間的互耦效應產生的通道差異，其加權系數與雷達實際工作狀態加權系數不匹配，造成波束合成效率低的問題。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術存在的缺陷，提供一種基于雷達通道噪聲功率的數字波束形成方法，用于解決現有技術中存在的波束合成后目標信噪比低、波束合成效率低的技術問題。

實現本發明目的的思路是：定量計算雷達各通道的噪聲功率，將各通道噪聲功率的差異轉化成幅度加權系數的差異，將雷達通道歸一化導向系數和幅度加權系數結合，獲取幅相加權系數，用得到的幅相加權系數合成各通道回波信號。

本發明的具體實現步驟包括如下：

(1)獲取每個雷達通道回波信號：

輸入雷達通道數為N的雷達回波信號，將每個雷達通道的雷達回波信號組成K行T列的雷達通道回波信號矩陣，其中，N＞2，K表示雷達回波脈沖的總數，T表示雷達回波脈沖時域的采樣點總數；

(2)計算每個雷達通道回波信號的噪聲功率：