[發(fā)明專利]一種基于均勻圓陣的寬帶雷達(dá)外輻射源信號(hào)定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210436662.8
• 申請(qǐng)日: 2022-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN114814813B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戶盼鶴;潘之梁;蘇曉龍;劉振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/06
• 分類號(hào): G01S13/06
• 代理公司: 長(zhǎng)沙中科啟明知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43226
• 代理人: 匡治兵

本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于均勻圓陣的寬帶雷達(dá)外輻射源信號(hào)定位方法：首先，利用LFM信號(hào)在分?jǐn)?shù)階傅里葉域的能量聚焦特性，提取陣列接收數(shù)據(jù)在分?jǐn)?shù)階傅里葉域的峰值輸出，對(duì)寬帶相干LFM信號(hào)進(jìn)行窄帶化處理；其次，對(duì)均勻圓陣進(jìn)行軸向等距平移，利用單次平移和前后兩次平移陣元接收數(shù)據(jù)構(gòu)造空間平滑矩陣，實(shí)現(xiàn)寬帶雷達(dá)外輻射源LFM信號(hào)解相干處理；最后，提取空間平滑矩陣大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量，獲取相鄰陣元接收數(shù)據(jù)的相位差，得到寬帶雷達(dá)外輻射源LFM信號(hào)的二維角度參數(shù)估計(jì)；采用本發(fā)明提出的解相干方法后得到的輻射源角度位置的估計(jì)結(jié)果貼近真實(shí)值，算法能夠有效解決均勻圓陣下寬帶相干LFM信號(hào)的角度估計(jì)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于均勻圓陣的寬帶雷達(dá)外輻射源信號(hào)定位方法。

背景技術(shù)

基于均勻圓陣的輻射源定位技術(shù)在雷達(dá)、聲納、通信、電子對(duì)抗等領(lǐng)域中均具有重要的應(yīng)用。相對(duì)于窄帶雷達(dá)外輻射源定位技術(shù)，圍繞寬帶雷達(dá)外輻射源的定位研究起步較晚。考慮到陣列結(jié)構(gòu)對(duì)算法的影響，以及雷達(dá)外輻射源信號(hào)在傳播過程中普遍存在的多徑效應(yīng)等問題，基于均勻圓陣的寬帶雷達(dá)外輻射源信號(hào)定位研究成果尚未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，亟需進(jìn)一步完善。

相對(duì)于窄帶雷達(dá)外輻射源信號(hào)，寬帶輻射源信號(hào)更有利于目標(biāo)檢測(cè)、參量估計(jì)和目標(biāo)特征提取，在實(shí)際中獲得了更廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的外輻射源信號(hào)定位技術(shù)研究主要考慮均勻線陣結(jié)構(gòu)。在陣列結(jié)構(gòu)層面上，均勻圓陣相對(duì)于均勻線陣具有360°的全方位角覆蓋，幾乎不變的方向圖以及額外的俯仰角信息，因此，其更具結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。在算法層面上，針對(duì)寬帶輻射源信號(hào)的定位方法主要以基于統(tǒng)計(jì)推斷類方法和基于信號(hào)子空間方法，前者易收斂到局部極值導(dǎo)致結(jié)果出錯(cuò)，后者需要輻射源信號(hào)的角度參數(shù)作為先驗(yàn)信息，且二者均存在計(jì)算復(fù)雜度較大的問題。另外，針對(duì)相干輻射源信號(hào)的定位，目前采用的解相干方法主要包含空間平滑算法和矢量重構(gòu)類算法。然而，這些解相干處理算法僅適用于均勻線陣。針對(duì)均勻圓陣下的解相干方法主要采用相位模式激勵(lì)的方法，將均勻圓陣轉(zhuǎn)化成一個(gè)虛擬的均勻線陣，由此將空間平滑和均勻圓陣連接起來，但是它要求相干源信號(hào)必須與陣列共面，限制了算法的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種基于均勻圓陣的寬帶雷達(dá)外輻射源信號(hào)定位方法，用于實(shí)現(xiàn)相干LFM信號(hào)的定位。首先，利用LFM信號(hào)在分?jǐn)?shù)階傅里葉域的能量聚焦特性，提取陣列接收數(shù)據(jù)在分?jǐn)?shù)階傅里葉域的峰值輸出，對(duì)寬帶相干LFM信號(hào)進(jìn)行窄帶化處理；其次，對(duì)均勻圓陣進(jìn)行軸向等距平移，利用單次平移和前后兩次平移陣元接收數(shù)據(jù)構(gòu)造空間平滑矩陣，實(shí)現(xiàn)寬帶雷達(dá)外輻射源LFM信號(hào)解相干處理；最后，提取空間平滑矩陣大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量，獲取相鄰陣元接收數(shù)據(jù)的相位差，得到寬帶雷達(dá)外輻射源LFM信號(hào)的二維角度參數(shù)估計(jì)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于均勻圓陣的寬帶雷達(dá)外輻射源信號(hào)定位方法，該方法包括以下步驟：

S1：構(gòu)建均勻圓陣信號(hào)模型

將均勻圓陣的圓心作為陣列中心，以陣列中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立三維直角坐標(biāo)系。假設(shè)在xy平面上有M個(gè)陣元均勻分布在半徑為R的圓陣上。考慮存在K個(gè)寬帶雷達(dá)外輻射源相干LFM信號(hào)，第k個(gè)信號(hào)方位角φ_k為該信號(hào)在xy平面上的投影與x軸的夾角，k＝1,2,…,K；俯仰角θ_k為該信號(hào)與z軸的夾角。那么，在t時(shí)刻，該均勻圓陣上第m個(gè)陣元接收到的信號(hào)x_m(t)表示為：