[發明專利]一種相控陣協同探測系統和差波束角度估計方法

在審

• 申請號: 202111157525.2
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113917389A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 冷鵬飛;黃镠;周升國;張信民
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二四研究所
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種相控陣協同探測系統和差波束角度估計方法，采用數字波束形成技術同時合成多個接收波束覆蓋整個搜索空域，通過對每個搜索波束數據進行數字解調，確定目標協同探測設備所在空域波束，并在該波束中心位置同時形成和差接收波束，進而根據和差波束幅相特性不斷調整和差接收波束指向，當和差波束幅相特性滿足收斂條件或者測角時間資源消耗殆盡時，返回角度估計值。本發明在每次調整波束指向時形成和差接收波束，充分利用和差波束相位差確定波束指向調整方向，并采用較小步進搜尋鑒角曲線零點以實現角度估計。

技術領域

本發明涉及電子對抗技術領域。

背景技術

通過編隊協同探測實現跨平臺信息交換與情報共享，能夠有效提升未來軍隊的作戰效能，利用編隊內多相控陣協同設備進行高精度角度估計，將使得整個協同探測系統具備目標定位能力，從而豐富現代戰場作戰系統整體態勢信息。傳統的相控陣雷達和差波束測角技術，必須事先在微波暗室內完成天線方向圖測試，并存儲鑒角曲線先驗知識，鑒角曲線與面陣規模、入射波角度以及探測系統工作頻率有關，為了具備高精度測角能力，往往需要對鑒角曲線進行精細量化，這使得工程實現時測角精度與存儲資源之間存在矛盾。

專利CN104459609B公開了一種基于相控陣雷達的高精度快速實時測向方法，該方案根據和波束粗測向的結果調度一個差波束指向該方位，利用差波束幅度特性分階段、分步進實時調整差波束指向，使差波束指向與零深方位快速重合完成測向，無需事先存儲鑒角曲線，但該方案存在技術問題：(1)僅利用差波束幅度特性進行波束指向判別，導致首次波束指向調整方向隨機，且該方案為了保證算法收斂速度，在首次指向調整時采用較大的調整步進，當和波束粗測向結果與目標實際方位偏差較大時，可能在首次指向調整時就致使目標進入差波束天線方向圖的副瓣區域，從而輸出錯誤的角度估計值；(2)僅依靠單個波束幅度特性進行角度估計，無法消除接收信號幅度起伏引起的測角誤差。

發明內容

本發明提出的一種相控陣協同探測系統和差波束角度估計方法，適于編隊內協同探測系統之間的高精度實時角度信息獲取，能夠提升編隊協同探測系統整體態勢感知能力。本發明提出了一種相控陣協同探測系統和差波束角度估計方法，在每次調整波束指向時形成和差接收波束，充分利用和差波束相位差確定波束指向調整方向，并采用較小步進搜尋鑒角曲線零點以實現角度估計。

實現本發明的技術解決方案為：采用數字波束形成技術同時合成多個接收波束覆蓋整個搜索空域，通過對每個波束數據進行數字解調，確定目標協同探測設備所在空域波束，并在該波束中心位置同時形成和差接收波束，進而根據和差波束幅相特性不斷調整和差接收波束指向，當和差波束幅相特性滿足收斂條件或者測角時間資源消耗殆盡時，返回角度估計值。

具體步驟為：

步驟1：采用數字波束形成技術同時合成多個接收波束覆蓋整個搜索空域；

步驟2：對每個搜索波束進行數字解調，選擇接收信號幅度最大的波束作為目標協同探測設備所在空域波束；

步驟3：在目標協同探測設備所在波束中心位置同時形成和差波束，根據和差波束幅相特性不斷調整和差接收波束指向，當和差波束幅相特性滿足收斂條件或者測角時間資源消耗殆盡時，返回角度估計結果。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：(1)相較于傳統和差波束測角技術，本發明無需事先存儲大量鑒角曲線，節省硬件存儲資源，且整個算法只涉及DBF處理、信號解調處理以及角度估計處理，單塊FPGA處理板即可滿足處理需求，無需任何軟件干預，不存在軟硬件異構處理平臺之間的數據交互，系統設計更為簡易；(2)相較于現有技術，本發明利用和波束對差波束進行歸一化處理，可以明確獲取角誤差信號極性，具有更高的角靈敏度，并且能夠基本消除接收信號幅度起伏引起的測角誤差，與此同時，本發明在首次迭代更新角度估計值時利用了鑒角曲線先驗信息，算法具備快速收斂能力。

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的描述。

附圖說明