[發(fā)明專利]一種頻率分集陣列持續(xù)性波束跟蹤方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110368997.6
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113093138B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖可非;王何檑;歐陽繕;廖桂生;王海濤;楊力萍;鄭燦
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/72
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 童世鋒

本發(fā)明公開了一種頻率分集陣列持續(xù)性波束跟蹤方法，該方法通過截取FDA對某一目標(biāo)掃描周期內(nèi)的有效時段，并且重復(fù)發(fā)射相同信號，將自動指向其他無用方向的時段利用起來，對需要被探測的方向持續(xù)性的發(fā)射能聚焦的波束，達(dá)到穩(wěn)定跟蹤的效果，解決了在使用FDA跟蹤目標(biāo)時，如何提高掃描時對期望方位上的波束能量，對FDA有效方位信號的復(fù)制和搬移，避免在除了目標(biāo)方位以外的其他方位的能量浪費，同時減小了發(fā)射機(jī)的負(fù)載；避免了傳統(tǒng)FDA時變性的問題，對于某一方向能夠產(chǎn)生持續(xù)性波束照射，累積的反射能量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)FDA，保留了FDA波束方向圖距離?角度依賴的特性，因此能夠有較高的距離分辨率，利用重復(fù)脈沖的特性生成的條狀波束圖解決了距離角度耦合的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種頻率分集陣列(Frequencydiversity array，F(xiàn)DA)持續(xù)性波束跟蹤方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)相控陣由于其波束方向圖只與方位有關(guān)，所以無法直接從波束方向圖對應(yīng)同一方位不同距離的目標(biāo)進(jìn)行分辨和識別。而FDA可以產(chǎn)生距離-角度依賴的波束方向圖，因此在抑制距離干擾和雜波、合成孔徑方面有著廣闊的應(yīng)用場景。同時FDA不需要調(diào)節(jié)相位來控制波束指向，它會對全場景自動的進(jìn)行周期性掃描。雖然相比于相控陣有著眾多的優(yōu)勢，但是其自動掃描所帶來的不可控的時變性也成為了一大問題。尤其是在目標(biāo)跟蹤時，快速變化的波束圖使得目標(biāo)反射時間變短，累積反射能量變?nèi)酰瑥亩鴮?dǎo)致跟蹤不穩(wěn)定或者丟失目標(biāo)的情況。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種頻率分集陣列持續(xù)性波束跟蹤方法，通過截取FDA對某一目標(biāo)掃描周期內(nèi)的有效時段，并且重復(fù)發(fā)射相同信號，將自動指向其他無用方向的時段利用起來，針對需要被探測的方向持續(xù)性的發(fā)射能聚焦的波束，從而達(dá)到穩(wěn)定跟蹤的效果，并且以該方法產(chǎn)生的波束也解決了FDA存在的距離角度耦合問題。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種頻率分集陣列持續(xù)性波束跟蹤方法，包括如下步驟：

1)初始化頻率分集陣列參數(shù)，設(shè)FDA發(fā)射模型中總共陣元數(shù)為N，相鄰陣元間距為d，載頻為f₀，Δf為固定的頻率偏移量，則第n個陣元發(fā)射的單頻信號表示為：

其中T表示發(fā)射脈沖持續(xù)時間；

2)使用傳統(tǒng)線性FDA對空間自動掃描，認(rèn)知目標(biāo)的角度θ_p和距離R_p基本特征，其中R_p為遠(yuǎn)場目標(biāo)到第一個陣元的距離，即R_P＝R₀，則第n個陣元到遠(yuǎn)場目標(biāo)的距離為：

R_n＝R_p-ndsinθ_p (2)

3)根據(jù)認(rèn)知特征得到的參數(shù)，將所有陣元發(fā)射信號疊加得到波束方向圖函數(shù)為：

其中F_e(ω_n)表示陣元因子，ω_n＝2πf_n＝2π(f₀+nΔf)，將波束方向圖取模并歸一化，得到：

其中c為電磁波傳播速度；

4)截取出對目標(biāo)點反射信號有作用的主瓣，截取的有效時段為：

其中k為整數(shù)；

5)控制初相使得合成的波形在遠(yuǎn)場目標(biāo)點為步驟3)中的高能時段，信號從陣元到遠(yuǎn)場目標(biāo)所需要花的時間由R_p和c求得：

因此陣列的初相計算得：