[发明专利]多频融合最大似然低空目标仰角估计方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及一种利用多频点回波信息进行最大似然角度估计的方法，可用于宽带雷达在多径环境下的角度估计。

背景技术

在低仰角目标的探测和跟踪中，主要的难点包括：强烈的地海杂波和难以解决的多径问题。要在强杂波中对小型飞行目标进行跟踪，雷达波束要有足够的能量指向地面，因此地海反射很强的杂波。同时，除了目标的直达波信号以外，雷达还会接收到地海面产生的镜像回波信号，从而形成多径效应。其主要特征表现为：直达波和镜像回波的角度差别很小，同处于一个天线接收波束内；两回波信号仅相差一个相位，是一组强相干信号。在雷达进行目标定位时，目标回波的到达角是一个非常重要的参数，因此要提高雷达的跟踪精度，就必须首先研究低信杂比下相干信号到达角的精确计算，具有较高分辨力的谱估计技术得到广泛关注。

传统最大似然算法能够分辨相干信号，可用于低空目标俯仰角估计，其基本思想在于根据阵列流型矩阵与阵列接收数据之间的拟合关系，通过最大化似然函数求解对角度进行估计。在高信杂比的情况下，该方法具有很高的分辨能力，但当信杂比低于某一门限时，则性能将急剧下降。同时，多径回波信号的强相干性也降低了该算法的分辨能力，在低角跟踪里随着目标的移动，目标回波和镜像回波之间的相位差会改变，尤其是当相位差在0或π及其附近时，分辨力低于1/5波束宽度，难以满足远距低空目标测角精度的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种多频融合最大似然低空目标仰角估计方法，以减小多径环境下的测角误差，提高雷达在低信杂比下的角度估计性能，满足远距低空目标测角精度的要求。

实现本发明目的的技术思路是：利用多频点回波信息和最大似然算法，实现对低空目标的俯仰角估计，其实现步骤包括如下：

（1）根据雷达天线阵元数和雷达发射多频信号参数，在相控阵雷达的俯仰方向上设计N元等距离线阵，接收目标的L组脉间多频回波信号，每组多频回波信号中有M个不同载频的脉冲；

（2）对线阵接收到的脉间多频回波信号进行采样，获得第n个阵元在第l组多频脉冲回波信号第m个频点的目标距离单元处的采样数据x_mn(l)，其中，n=1,2,…N，m=1,2,…M，l=1,2,…L；

（3）利用采样数据x_mn(l)，获得第m个频点的采样协方差矩阵

（4）将采样协方差矩阵按m的次序沿对角线排列，获得多频复合采样协方差矩阵

（5）根据已知的雷达角度搜索范围[α,β]，构造阵列接收信号导向矢量的多频复合投影矩阵P(θ₁,θ₂)，其中，α为最小搜索角度，β为最大搜索角度，(θ₁,θ₂)为两个不同的搜索角度，且θ₁,θ₂∈[α,β]；

（6）利用多频复合投影矩阵P(θ₁,θ₂)和多频复合采样协方差矩阵通过二维角度寻优，获得多频最大似然算法对回波信号的角度估计值：