[發明專利]一種頻控陣雷達角度-距離參數解耦合方法

有效

• 申請號: 202010499569.2
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111751800B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 洪升;楊凱凱;趙志欣;朱琪;葉延恒
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G01S7/42
• 分類號: G01S7/42;G01S7/28
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 夏軍

本發明屬于雷達技術領域，公開了一種利用多徑信號的頻控陣雷達角度?距離解耦合方法，主要解決頻控陣雷達在進行角度?距離估計時，目標角度和距離參數耦合導致參數估計失敗的問題。其實現步驟為：S1，建立頻控陣列雷達的發射模型；S2，根據S1頻控陣列發射模型以及目標空間環境，建立目標回波信號模型；S3，利用多徑信號模型實現角度?距離參數解耦合；S4，采用可解相干的陣列譜估計方法對角度和距離參數進行聯合估計。本發明優點是無需對頻控陣列的陣元間隔、頻率間隔、發射方式進行特殊設計，僅利用探測環境反射的目標多徑回波實現頻控陣的角度?距離參數解耦合，降低了發射端的設計復雜度及硬件成本，解決了多徑環境下的目標參數估計問題。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，涉及一種頻控陣雷達角度-距離參數解耦合方法。

背景技術

頻控陣列(Frequency?diverse?array,FDA)的概念是由P.Antonik等人首次在2006年IEEE雷達年會上提出。頻控陣列是指在相鄰陣元載波頻率間引入一個很小的頻率增量(該頻率增量遠小于參考陣元載頻)。該頻率增量導致某些距離單元上相位相互疊加形成波峰，某些距離單元上相位相互抵消形成波谷，從而導致波束圖不僅與角度有關，而且與距離相關，這是頻控陣與相控陣的主要區別，也是頻控陣最主要的特點。利用該特點可實現距離依賴的波束形成和距離依賴的干擾抑制，從而改善雷達目標探測性能。

目標定位是雷達探測中的一個重要目標。傳統相控陣雷達，只能實現對目標的角度估計；而頻控陣雷達的距離依賴性使得目標的角度和距離參數相互耦合，從而使得頻控陣雷達中的目標定位存在一定的困難。如何在頻控陣雷達中對目標的角度和距離解耦合，實現目標角度和距離的聯合估計是一個重點和難點問題。

頻控陣雷達中角度-距離參數耦合原因在于頻控陣陣元間接收回波的相位差不僅依賴于目標的角度值，也依賴目標的距離值。頻控陣雷達中，現有的角度-距離解耦合方法主要包括發射雙脈沖、劃分子陣和隨機頻率模式等方法。發射雙脈沖方法是指頻控陣列連續發射兩種不同頻率增量的脈沖，由于需要增加發射脈沖的個數，該方法對時間資源有較高的要求。劃分子陣方法是指將陣列劃分為幾個不同的子陣列，不同的子陣列具備不同的陣列間隔或者不同的陣列頻率增量，該方法需要特殊設計并改變發射陣列結構，從而損耗發射陣列孔徑，降低參數估計精度。隨機頻率模式方法是指陣列陣元間頻率增量大小是隨機的無規律的，由于發射頻率隨機選擇，該方法解耦合的成功與否具備隨機性。

頻控陣雷達中現有角度-距離解耦合方法缺陷在于：①需要在發射端對發射脈沖形式、發射陣列形式、發射頻率形式等進行特殊設計，從而提高了雷達發射系統的設計及實現復雜度；②需要耗費額外的時間、孔徑、頻率等物理資源，從而在物理資源有限的情況下，降低了參數的估計精度；③角度-距離解耦合的成功與否嚴重依賴于發射端設計合理與否。

頻控陣雷達中現有角度-距離解耦合方法不能脫離發射端的特殊設計；不能廣泛適用于頻控陣列。

發明內容

本發明目的在于針對上述已有技術的缺陷，提出一種利用探測環境中的多徑信號實現目標角度-距離解耦合的方法，該方法能夠不依賴于發射端特殊設計、不額外耗費物理資源、不提高系統設計復雜度，百分百確定地實現角度-距離解耦合，并可廣泛應用于不同形式的頻控陣列。

本發明是通過以下技術解決方案實現的：

一種利用多徑信號的頻控陣雷達角度-距離解耦合方法，包括以下步驟：

S1，根據雷達實際應用場景和頻控陣系統的特點，確定頻控陣列的發射陣元數、陣元間隔、發射載波、陣列頻率增量等參數,建立頻控陣列雷達的發射模型；

S2，在設定的頻控陣列下，根據目標空間環境，建立目標回波信號模型；

S3，利用多徑信號模型實現角度-距離參數解耦合；