[发明专利]基于多径利用的雷达直接三维空间目标定位方法

说明书

本发明公开了一种基于多径利用的雷达直接三维空间目标定位方法，主要解决现有技术在多径环境下对雷达点目标定位不准确的问题。其实现步骤是：1.产生发射信号得到回波数据；2.对回波数据处理得到不同路径的波达时间；3.建立雷达目标几何定位模型；4.将得到的不同路径波达时间带入建立的几何定位模型中，联立将得到相交的平面圆，5.根据点目标的多径信号到达角度，得到由雷达位置Q、点目标位置A和虚拟雷达的位置P组成的∠AQP；6.根据的圆的平面方程与步骤5中的角度，得到目标位置。本发明能有效利用多径信息，所建立的几何定位模型简单，成本低，提高了定位精度，可用于对低空点目标的定位。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及一种目标定位方法，可用于对雷达点目标在三维空间直接进行定位。

背景技术

在多径环境下，使用雷达对点目标进行定位时，由于地海面及周围环境对电磁波的反射，从目标返回的回波信号通过不同路径到达雷达天线，产生多径效应。多径效应的存在，使得雷达对目标定位的精度降低，甚至产生虚假目标。通常来说，对于具有较大仰角的点目标，多路径分量从雷达天线副瓣进入，此时单脉冲雷达可以高精度定位。但是对于低仰角点目标，由于多路径信号进入和、差主波束，将出现较大的定位误差，甚至会导致定位失败。此时若使用传统的匹配滤波方法定位，由于受到多径信号的干扰，雷达将会误测出多个假目标，从而无法准确测出目标的真实位置。

对于多径的影响，传统的方法主要是抑制多径信号来获取目标的真实位置信息。比如：通过改变天线放置策略，使直达波信号和多径信号几乎同时到达天线，或设计地平面天线，遮挡来自天线下方的多径信号。但是这些方法的使用范围有一定限制，对不同路径的波达时间精准度有严格的要求，仅适合延迟较短的多径环境。同时，接收天线受多径信号的影响，雷达会误测出多个假目标，并存在着成本较高、处理复杂、适用范围小的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有方法的不足，提出一种基于多径利用的雷达直接三维空间目标定位方法，以避免假目标的出现，提高目标真实位置的检测准确性，同时降低成本和处理复杂度，扩大其适用范围。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)获取雷达发射信号s_t(t)的回波数据s_r(t)，得到不同路径的波达时间τ_A、τ_B、τ_AB，其中，τ_A为直达波的波达时间，τ_B为二阶多径的波达时间，τ_AB一阶多径的波达时间：

(2)建立雷达目标几何定位模型：

2a)建立坐标系，在坐标系中定义一部单基地雷达位置Q和点目标位置A：

Q＝[R_x,R_y,R_z]，A＝[A_x,A_y,A_z]；

2b)在坐标系中对点目标反射面信息初始化，根据雷达位置关于反射面的对称位置，得到虚拟雷达的位置点P：

P＝[D_x,D_y,D_z]；

2c)根据单基地雷达位置Q、点目标位置A、虚拟雷达的位置P和点目标反射面信息，建立数学模型表达式：

其中，第一个表达式是以Q＝[R_x,R_y,R_z]点为球心的球，是直达波信号的几何模型；