[發明專利]多波束相控陣差和比角度估計方法

有效

• 申請號: 202110183866.0
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112965028B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 楊順平;任思;蔣凱;邵龍;何海丹;李秀梅
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: G01S3/32
• 分類號: G01S3/32;G01S13/72
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

1.一種多波束相控陣差和比角度估計方法，其特征在于：采用數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，數字相控陣天線全空域電掃描，對接收的回波信號進行角度粗捕獲，獲得回波信號的大致角度，回波信號經過和接收通道轉換為N×1維數字中頻信號矢量向x(n)，并輸入數字信號處理DSP模塊，對兩個波束接收到的回波信號y₁(n)和y₂(n)進行信號幅度估計，得到幅度分別為E₁和E₂的兩個回波信號；在DSP模塊中調整相控陣接收權矢量，然后采用同時多波束相控陣差和比角度估計，完成回波角度估計；在DSP模塊中確定一個小于相控陣波束3dB寬度，大于待估計角度θ_t的絕對值角度值θ_k，按照相控陣天線接收權矢量計算方法，同時計算兩個波束對應的權矢量w₁和w₂，得到幅度分別為E₁和E₂的兩個回波信號；DSP模塊估計兩個波束信號幅度E₁和E₂，并對幅度E₁和E₂進行和差處理得到和成波束接收信號的幅度E_∑＝E₁+E₂，差波束接收信號幅度E_Δ＝E₁+E₂，進一步計算得到相控陣接收信號差和比S＝E_Δ/E_∑；

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

波束2的目標偏離引導角的角度為：

根據得到目標偏離引導角的角度A₁、A₂，進一步得到兩個波束的接收回波信號的差和比：

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，所以得到的估計值為：

把待估計角度θ_t的估計值的絕對值的較小者作為估計值，從而可以計算回波角度θ_s的最終估計值為：

式中，F′(θ)表示函數F(θ)對自變量θ求一階導數，F″(θ)表示函數F(θ)對自變量θ求二階導數；α表示角度0階導數影響因子，β表示角度1階導數影響因子，γ表示角度2階導數影響因子；t表示時間。

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

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