[發(fā)明專利]多波束相控陣差和比角度估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110183866.0
• 申請(qǐng)日: 2021-02-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112965028B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊順平;任思;蔣凱;邵龍;何海丹;李秀梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十研究所)
• 主分類號(hào): G01S3/32
• 分類號(hào): G01S3/32;G01S13/72
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

1.一種多波束相控陣差和比角度估計(jì)方法，其特征在于：采用數(shù)字相控陣體制建立陣面為均勻線陣體的相控陣天線勻線陣模型，數(shù)字相控陣天線全空域電掃描，對(duì)接收的回波信號(hào)進(jìn)行角度粗捕獲，獲得回波信號(hào)的大致角度，回波信號(hào)經(jīng)過(guò)和接收通道轉(zhuǎn)換為N×1維數(shù)字中頻信號(hào)矢量向x(n)，并輸入數(shù)字信號(hào)處理DSP模塊，對(duì)兩個(gè)波束接收到的回波信號(hào)y₁(n)和y₂(n)進(jìn)行信號(hào)幅度估計(jì)，得到幅度分別為E₁和E₂的兩個(gè)回波信號(hào)；在DSP模塊中調(diào)整相控陣接收權(quán)矢量，然后采用同時(shí)多波束相控陣差和比角度估計(jì)，完成回波角度估計(jì)；在DSP模塊中確定一個(gè)小于相控陣波束3dB寬度，大于待估計(jì)角度θ_t的絕對(duì)值角度值θ_k，按照相控陣天線接收權(quán)矢量計(jì)算方法，同時(shí)計(jì)算兩個(gè)波束對(duì)應(yīng)的權(quán)矢量w₁和w₂，得到幅度分別為E₁和E₂的兩個(gè)回波信號(hào)；DSP模塊估計(jì)兩個(gè)波束信號(hào)幅度E₁和E₂，并對(duì)幅度E₁和E₂進(jìn)行和差處理得到和成波束接收信號(hào)的幅度E_∑＝E₁+E₂，差波束接收信號(hào)幅度E_Δ＝E₁+E₂，進(jìn)一步計(jì)算得到相控陣接收信號(hào)差和比S＝E_Δ/E_∑；

所述DSP模塊根據(jù)方向圖函數(shù)F(θ)的基本定義方式，將第一個(gè)波束方向圖表示為F₁(θ)＝F(θ-θ_k)，第二個(gè)波束方向圖表示為F₂(θ)＝F(θ+θ_k)；把兩個(gè)波束的方向圖在θ＝θ₀處用二階泰勒展開(kāi)式展開(kāi)，并取自變量θ＝θ_s＝θ₀+θ_t，得到兩個(gè)波束接收信號(hào)幅度的另一種表達(dá)式：得到目標(biāo)偏離引導(dǎo)角的角度A₁、A₂，波束1的目標(biāo)偏離引導(dǎo)角的角度為：

波束2的目標(biāo)偏離引導(dǎo)角的角度為：

根據(jù)得到目標(biāo)偏離引導(dǎo)角的角度A₁、A₂，進(jìn)一步得到兩個(gè)波束的接收回波信號(hào)的差和比：

α＝F(θ₀-θ_k)+F(θ₀+θ_k)

β＝F′(θ₀-θ_k)+F′(θ₀+θ_k)

γ＝F″(θ₀-θ_k)+F″(θ₀+θ_k)

建立方程S＝S′，由于只有θ_t是未知數(shù)，所以得到的估計(jì)值為：

把待估計(jì)角度θ_t的估計(jì)值的絕對(duì)值的較小者作為估計(jì)值，從而可以計(jì)算回波角度θ_s的最終估計(jì)值為：

式中，F(xiàn)′(θ)表示函數(shù)F(θ)對(duì)自變量θ求一階導(dǎo)數(shù)，F(xiàn)″(θ)表示函數(shù)F(θ)對(duì)自變量θ求二階導(dǎo)數(shù)；α表示角度0階導(dǎo)數(shù)影響因子，β表示角度1階導(dǎo)數(shù)影響因子，γ表示角度2階導(dǎo)數(shù)影響因子；t表示時(shí)間。

2.如權(quán)利要求1所述的多波束相控陣差和比角度估計(jì)方法，其特征在于：根據(jù)相控陣天線基本理論，確定相控陣天線波束指向函數(shù)F(θ)和兩個(gè)波束方向圖函數(shù)F₁(θ)和F₂(θ)，將兩個(gè)波束的方向圖在自變量θ＝θ₀處用二階泰勒展開(kāi)式展開(kāi)，并取自變量θ＝θ_s＝θ₀+θ_t，得到兩個(gè)波束接收信號(hào)幅度的另一種表達(dá)式：

3.如權(quán)利要求1所述的多波束相控陣差和比角度估計(jì)方法，其特征在于：陣面為均勻線陣的陣元個(gè)數(shù)N，陣元間距d＝λ/2，其中，λ指的是回波波長(zhǎng)。