[发明专利]一种基于无需预延迟处理的空时宽带自适应单脉冲测角方法

说明书

本发明公开了一种基于无需预延迟处理的空时宽带自适应单脉冲测角方法，包括：计算物理均匀线阵阵列下的接收干扰信号的空时自相关矩阵；用无需预延迟的空时自适应波束形成方法计算得到和波束权向量；对和波束权向量进行修正得到差波束权向量；对每个样本进行和差比幅处理，得到每个样本的和差比值：对和差比值求平均计算得到信号偏离角度，将信号偏离角度与波束指向角相加得到单脉冲测角角度。本发明用于宽带自适应单脉冲测角，能有效的抑制宽带干扰的同时进行单脉冲测角，且在存在主瓣干扰、低信噪比情况下都仍然能够进行有效的单脉冲测角；相比于传统空频处理方法具有所需信噪比小、计算量小、无需对每个频带做信号检测的优点。

技术领域

本发明涉及阵列信号处理领域的单脉冲测角技术，具体是针对宽带单脉冲采用基于无需预延迟的空时处理方法实现宽带自适应单脉冲测角。

背景技术

单脉冲测角是雷达中常用的一种测角方法,它利用多个天线同时接收回波信号,通过比较回波信号的幅度或相位来获得目标的角度位置信息。单脉冲测角方法只需要一个回波脉冲就可以确定目标的角误差信息，操作简单，实时性强，测角精度高,因此，被广泛的应用在现代相控阵雷达系统中，在雷达、声呐、无线通信等领域具有重要应用价值。

根据从回波信号中提取目标的角信息方式将单脉冲测角分为比幅法和比相法单脉冲测角两种，通常采用比幅法测角。传统的单脉冲测角算法是建立在白噪声单个目标的基础上，当存在干扰时，特别是干扰靠近目标时会产生很大的角度估计误差。

为了存在干扰的同时也能精确的进行单脉冲测角，引入了现代数字波束形成(Digital-beam-forming,DBF)技术抑制干扰，从而出现了目前常用的自适应单脉冲测角技术。文献《谢俊好，熊卫明.传统单脉冲方法的数学原理及工程实现.系统工程与电子技术.2004,26(4):467-473.》推导了单脉冲测角的基本原理，为单脉冲测角的工程实现提供了理论支持。文献《Fante R L.Synthesis of adaptive monopulse patterns,IEEETransactions on Antennas and Propagation，1999,47(5):773－774》提出了一种线性约束的自适应单脉冲测角算法，加入约束条件后能在抑制干扰的同时在一定程度上保持单脉冲比不变，但是该算法只适用于窄带信号。当是宽带信号并且存在宽带干扰时，该算法不能精确测角。目前对快采样过程的宽带单脉冲测角研究还很少，文献《陈亮，盛卫星，韩玉兵，等，改进贝叶斯聚焦的宽带自适应单脉冲算法,电波科学学报，2013，28(2)：0237-12》提出了一种宽带单脉冲测角算法，但是它对期望信号与干扰信号的分布有所要求，并不具有普遍性。常规的自适应单脉冲算法能很好的工作于窄带信号，该方法的原理如下：

在线阵中，信号入射方向的单位向量为

r＝-sinθ (1)

用θ₀表示波束指向，当信号来向(θ＝θ₀+Δθ)位于主瓣波束范围内时，由传统单脉冲和差波束基本原理，可以得到单脉冲比关于偏差角的线性关系为

式中，k为固定常数，a(θ)为导向矢量，符号“(·)^H”表示矩阵共轭操作，且a(θ)为

式中M是线阵阵元数,其中，符号“(·)^T”表示矩阵转置操作，e为自然底数，j为虚数单位，φ_m(m＝1,…,M)为

其中λ＝c／f，c为光速，f为频率。

式(2)中的a_Σ(θ₀)为静态和波束权，a_Σ(θ₀)＝a(θ₀)。a_Δ(θ₀)为静态差权，可表示为