[发明专利]基于机扫米波雷达的改进单脉冲测角方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及米波雷达测角方法，可用于机械扫描雷达中单个目标或多个目标同时存在时对目标进行单脉冲测角。

背景技术

米波雷达由于信号衰减小，探测距离远，在超视距探测、抗电子干扰等方面具有独特的优势，但同时由于米波雷达的波长较长，波束较宽，使得其角度分辨率差，测角精度低。机械扫描雷达由于成本低，实现简单等因素一直被人们广泛应用。机扫雷达测角方法一般采用最大信号法，但这种方法的精度较差，尤其是对于机扫米波雷达。其电尺寸较小，波束较宽，最大信号法测角精度不高。为了提高测角精度，可以采用单脉冲测角技术。

张光义院士在“相控阵雷达原理[M]，北京：国防工业出版社，1994”一书中给出了单脉冲测角方法。单脉冲测角方法是指利用单个脉冲的回波信号就能测出目标真实位置的一类测角方法。在机扫米波雷达中利用幅相和差波束单脉冲方法可以很快的得到目标的准确位置。幅相和差波束单脉冲方法是指把雷达接收的每个脉冲回波经过处理后，得到每个脉冲的和波束与差波束，通过计算差和比，查表可知每个脉冲目标的偏轴角。再加上天线的基准角，就得到单个脉冲测得的目标角度，对所有脉冲测得的角度取平均就是目标的真实位置。

由于幅相和差波束单脉冲方法实现方便，计算量小，测角精度高，在实际应用中具有很大优势。但受机扫米波雷达波束较宽、中心波束对不准目标等缺点的影响，幅相和差波束单脉冲测角方法精度虽然比最大信号法高，但是其测角精度受噪声的影响很大，精度需要进一步提高，尤其是在同一波束宽度内存在多目标的情况下，其测角精度依然很低，从而影响雷达的分辨力和探测、跟踪目标的准确性。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有的幅相和差波束单脉冲测角方法的缺点，提出一种基于机扫米波雷达的改进单脉冲测角方法，以降低噪声对信号的影响，减小测角误差，提高测角精度。

为实现上述目的本发明是这样实现的：

一、技术方案

把机扫天线等效成由两个子阵组成的天线面，在天线扫描过程中对接收的回波信号进行子阵级处理，利用离散傅里叶变换DFT将两路信号转换到多普勒通道中，将旁瓣的噪声影响去除掉，然后对其进行离散傅里叶逆变换IDFT，对处理后得到的数据形成和差波束，利用幅相和差波束单脉冲算法测出目标的偏轴角，加上基准角后得到目标真实位置。

二、实现步骤

基于机扫米波雷达的改进单脉冲测角方法，包括如下步骤：

（1）将机扫天线等效为由N个阵元组成的天线阵，将天线阵均分为左右两个子阵，每个子阵阵元数均为N/2，N为大于等于4的偶数；

（2）将测角范围-90°～90°每间隔10°划分为一个波位，对于任意一个波位，由左半阵的N/2个阵元得到该波位的左半阵合成波束B_l，由右半阵的N/2个阵元得到该波位的右半阵合成波束B_r，由这两个合成波束B_l和B_r得到该波位的鉴角曲线，保存所有波位的鉴角曲线的数据，得到鉴角曲线表；

（3）机扫雷达在天线扫描工作时，每间隔0.5°发射一个脉冲，一个波束宽度内共发射L个脉冲，将发射第i个脉冲时，天线中心法线与水平参考面的夹角作为基准角，i=1,2,...,L；

（4）通过N个阵元接收雷达发射的L脉冲的回波信号：X=AS+n，其中：

A=[a(θ₁),...a(θ_i)...,a(θ_L)]表示阵元接收信号包含的目标相位信息，其中a(θ_i)=[1,exp(j2π1d/λsinθ_i),...,exp(j2π(N-1)d/λsinθ_i)]^T为第i个脉冲的偏轴角矢量，i=1,2,...,L；θ_i表示目标相对于天线法线之间的夹角，称为偏轴角；exp表示以e为底的指数幂，j代表虚数单位，d代表阵元间距，λ代表信号波长，[·]^T表示向量的非共轭转置；

S=[S₁,...S_i...,S_L]^T表示阵元接收信号的复包络，S_i表示第i个脉冲信号的复包络信息，其中f_d表示目标的多普勒频率，V表示目标相对雷达的径向速度，f₀表示雷达发射信号的中心频率，c代表光速，t表示脉冲重复周期；