[發(fā)明專利]一種基于稀布陣列的雷達(dá)空間譜估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110156698.6
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112946599B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李風(fēng)從;趙宜楠;馮翔;張朝林;趙占鋒;周志權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 黑龍江立超同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 23217
• 代理人: 楊立超

1.一種基于稀布陣列的雷達(dá)空間譜估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、選取稀布陣列中的參考節(jié)點(diǎn)并對除參考節(jié)點(diǎn)外的各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行距離單元對齊處理；具體步驟為：

稀布陣列中的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)集合表示為下述公式(1)：

其中，N_E為節(jié)點(diǎn)數(shù)量；為實三維矢量空間；

選取n_E＝0的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)p₀作為的原點(diǎn)，即參考節(jié)點(diǎn)，則空間中的目標(biāo)相對于第n_E個節(jié)點(diǎn)的波程差表示為下述公式(2)：

其中，p_t表示實三維矢量空間中目標(biāo)的坐標(biāo)；表示實三維矢量空間中第n_E個節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；

對于坐標(biāo)為的距離單元，第n_E個節(jié)點(diǎn)相對于參考節(jié)點(diǎn)的距離修正量利用公式(2)定義的函數(shù)Δ進(jìn)行計算，表示為下述公式(3)：

由公式(3)即可導(dǎo)出觀測空間區(qū)域中同一位置的分辨單元在各個節(jié)點(diǎn)接收張量中對應(yīng)的位置，從而實現(xiàn)距離單元對齊；

所述距離單元為根據(jù)雷達(dá)的距離分辨力對觀測空間的距離向進(jìn)行劃分后的單元網(wǎng)格；所述分辨單元為根據(jù)距離和方位分辨力對觀測空間沿距離向與方位向進(jìn)行劃分后的單元網(wǎng)格；

步驟二、對除參考節(jié)點(diǎn)外的其他所有節(jié)點(diǎn)的信號進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，構(gòu)造采樣球面；具體步驟為：利用公式(3)計算獲得其他所有節(jié)點(diǎn)相對于參考節(jié)點(diǎn)的距離差；然后對除參考節(jié)點(diǎn)外的其他所有節(jié)點(diǎn)，利用下述公式(7)對接收信號進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)：

其中，表示球面化處理之后的回波采樣；表示節(jié)點(diǎn)n_E接收到的回波采樣；表示節(jié)點(diǎn)n_E到球面的距離；λ為載波波長，mod為取模運(yùn)算；

步驟三、當(dāng)虛擬均勻線陣的陣元間距小于等于λ/2時，計算虛擬陣列的各個DFT視線方向，當(dāng)陣元間距大于λ/2時，計算虛擬陣列的所有DFT視線方向；其中，λ為載波波長；

步驟四、應(yīng)用最近鄰近似方法對虛擬陣列方向采樣進(jìn)行均勻化處理；

步驟五、將均勻化處理后被分類到不同DFT視線的回波采樣之和進(jìn)行疊加，構(gòu)造虛擬均勻線陣空間輻射的采樣矢量；

步驟六、估計虛擬均勻線陣的權(quán)矢量，從而完成稀布陣列的空間譜估計。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于稀布陣列的雷達(dá)空間譜估計方法，其特征在于，步驟三的具體步驟為：當(dāng)虛擬均勻線陣的陣元間距小于等于半波長即λ/2時，利用下述公式(9)計算獲得虛擬均勻線陣中各DFT視線方位角：

其中，i表示陣元間距；k表示頻域采樣的下標(biāo)；N表示虛擬均勻線陣的陣元個數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于稀布陣列的雷達(dá)空間譜估計方法，其特征在于，步驟四具體包括以下步驟：首先，根據(jù)稀布陣列節(jié)點(diǎn)相對于虛擬均勻線陣的方位角θ，即根據(jù)公式(9)所示的關(guān)系，利用下述公式(10)計算節(jié)點(diǎn)空間頻率在數(shù)字頻域中的數(shù)值：

k″＝iN sinθ (10)

然后，利用下述公式(11)對所述節(jié)點(diǎn)空間頻率k″進(jìn)行四舍五入取整，使其與最近的DFT視線對齊：

最后，對數(shù)字頻率k′進(jìn)行取模運(yùn)算，消除方位模糊的影響，即完成對稀布陣列節(jié)點(diǎn)的最近鄰近似。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于稀布陣列的雷達(dá)空間譜估計方法，其特征在于，步驟六的具體步驟為：利用下述公式(5)估計虛擬均勻線陣的權(quán)矢量：

w＝F^Hp (5)

其中，w表示虛擬均勻線陣的權(quán)矢量；p表示虛擬均勻線陣空間輻射的采樣矢量；F表示歸一化DFT矩陣。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于稀布陣列的雷達(dá)空間譜估計方法，其特征在于，所述歸一化DFT矩陣F表示為下述公式(6)：

其中，w＝exp(-j2π/N)；N表示參與變換的序列長度。