[發明專利]車載多分辨率復合數字雷達系統

在審

• 申請號: 202010344400.X
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111398963A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 唐玥
• 申請（專利權）人: 江蘇協和電子股份有限公司
• 主分類號: G01S13/931
• 分類號: G01S13/931;G01S7/03
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 周瓊

本發明公開一種車載多分辨率復合數字雷達系統，包括發射器、喇叭天線、接收器、接收天線、DBF處理器以及控制器，提出一種車載多分辨率復合數字雷達系統，采用多分辨率復合數字陣列MRCA天線，可以在減少雷達天線陣列單元的數目、降低系統的復雜性成本的同時，增強雷達陣列天線系統的方向性，提高角度分辨率。

技術領域

本發明涉及一種車載雷達系統，特別是一種基于多分辨率復合數字陣列天線的車載雷達系統。

背景技術

數字波束形成(DBF)起源于自適應陣列天線，它的早期應用領域也是聲吶和雷達。數字波束形成技術是以數字化的信息為基礎，然后進行波束形成和處理。隨著時代的發展，社會戰爭對雷達的性能要求愈來愈高，數字信號處理技術也正在不斷成熟。而DBF的優點主要是可對主波束進行控制以及獲得相對較高的信噪比，這使得其對于提升雷達的性能有及其重要的作用，所以越來越多的人講目光投向數字波束雷達。

傳統上為了提高雷達的分辨率，就得增加天線單元個數或者增大天線單元孔徑，但是增大天線單元孔徑會產生柵瓣，即會產生假目標，形成強烈的干擾，而增加天線單元個數會增加系統成本。

相對于已被廣泛而深入研究的均勻間隔稀疏陣列和非周期稀布陣列模型，基于多個天線子陣輸出信號合成的稀布陣列天線模型能獲得較高的稀疏率和較低的副瓣，其在雷達系統中的運用與研究獲得了越來越多的關注。其中，比較經典的是由李道京、侯穎妮等人提出的稀疏陣天線時分多相位中心孔徑綜合方法和由V.G.Welsby和D.G.Tucker介紹的基于兩個天線子陣的輸出信號相乘的乘法陣列MA技術。時分多相位中心孔徑綜合方法減少了傳統滿陣天線中的實際陣元數目，對低載荷艇載陣列天線成像雷達的研制具有重要的參考價值。MA技術最初應用于射電天文偵測，后被廣泛研究來實現更窄的主瓣，壓制稀疏陣列的副瓣，或者在方向圖特定方向上形成極窄的零點。L.C.Stange和C.Metz等人第一次將MA技術應用于設計大孔徑稀疏陣列天線數字波束雷達，在維持一定的雷達成像效果前提下，相較于傳統天線陣削減了很多天線單元，極大的降低了數字波束雷達的成本和系統復雜性。盡管如此，MA數字波束雷達存在著多目標分辨能力不足的缺點，這極大的限制了MA技術在數字波束雷達領域的應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：提出一種車載多分辨率復合數字雷達系統，采用多分辨率復合數字陣列MRCA天線，可以在減少雷達天線陣列單元的數目、降低系統的復雜性成本的同時，增強雷達陣列天線系統的方向性，提高角度分辨率。

本發明采取的技術方案具體為：一種車載多分辨率復合數字雷達系統，包括發射器、喇叭天線、接收器、接收天線、DBF處理器以及控制器，其中接收天線為多分辨率復合數字陣列MRCA天線，由位于一條直線上的一個半波長均勻子陣和多個均勻稀疏子陣結合而成。

進一步的，本發明上述系統中，所述的接收天線的復合數字陣列MRCA天線是基于多精度的概念，每個子陣列可用不同的方法來執行數字波束形成DBF，并且高精度的DBF可以通過結合所有子陣列的結果而獲得。

更進一步的，所述復合數字陣列MRCA天線的幾何形狀可以由一個半徑為L_Q的半波長均勻子陣列和幾個均勻稀疏子陣列幾何而成。MRCA的基本思想是以不同的角分辨率掃描整個觀察角，其中第一級子陣列應具有尖銳的主瓣，以獲得所需的角分辨率。最后一級子陣列應該具有寬的主瓣，并抑制柵瓣，因此，有半波長元件間距的小孔徑均勻線性陣列將應用于最后一級子陣列。

本發明車載多分辨率復合數字雷達系統，其中MRCA的設計包括以下步驟：

步驟1，設計第一層子陣

1-1并且如果給定半功率角θ_h(角分辨率ψ_res的一半)，整個稀疏陣列的孔徑可以由式子(1)給出：