[发明专利]基于复合多径因子估计的加权多频最大似然仰角估计方法

说明书

本发明公开了一种基于复合多径因子估计的加权多频最大似然仰角估计方法，其主要思路为：确定阵列雷达，所述阵列雷达包括N个天线阵元，所述阵列雷达向其检测范围的目标发射包括Q个频点的信号后接收来自目标的多频复合回波信号，所述目标的多频复合回波信号包括Q个频点回波；确定目标距离单元，得到N个天线阵元对Q个频点回波的L次数字采样快拍数据，计算第q个频点回波的协方差矩阵估计q＝1,2,3,…,Q；进而获得多频复合权值矩阵W；以及多频回波的复合协方差矩阵估计确定阵列雷达的角度搜索范围，以设定间隔对阵列雷达的角度搜索范围进行多次搜索，得到多次搜索后对应的空间谱值，然后构造空间谱Z，进而得到目标的仰角估计值。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，提出了一种基于复合多径因子估计的加权多频最大似然仰角估计方法，适用于雷达对低空目标的仰角估计。

背景技术

随着飞行技术的不断发展，在现代战争中，敌方战机和导弹采取低空飞行方式躲避雷达和防空武器，从而逼近目标阵地进行突袭攻击，这就对雷达提出准确地测量、跟踪低空飞行目标的要求；由于多径效应的影响，雷达在对低空目标进行探测时，雷达接收端不仅会接收到来自真实目标的回波信号，同时也会接收到目标关于水平面的镜像目标的回波信号，这两种回波信号相关性很强，而且关于雷达的入射角夹角很小，通常小于波束半功率宽度，这都导致对目标仰角的测量误差增大。对低空目标的仰角进行估计，难点在于降低多径效应的影响，利用相干信号较精确地估计目标方向，且在地形发生变化时仍能给出较准确的估计结果。

近来，基于阵列信号的超分辨算法应用于仰角估计中来，比较典型的就是最大似然估计法，其最大的优点在于可以处理相干信号，估计结果的精确度较高，但缺点在于需要多维空间搜索，计算量大，不利于工程实现；随后，有学者提出了基于交替投影的最大似然估计法，大大减小了计算量，但是当直达波与反射波的夹角较小时误差会增大；接着有人提出一种利用诸多地形信息的最大似然估计法，估计精度有所提高，但此方法实质上是与地形相匹配的算法，而实际中很难获得精确的地形信息，在未知阵地或者地形变化较大的阵地，此方法几乎失效。

发明内容

针对上述技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种基于复合多径因子估计的加权多频最大似然仰角估计方法，该种基于复合多径因子估计的加权多频最大似然仰角估计方法能够减小对低空目标的仰角估计误差，提高雷达对低空目标的角度估计性能，增强雷达在不同阵地条件下仰角估计的稳定性。

本发明的主要思路：利用复合多径因子的估计值以及多频率的回波信息，构造加权多频似然函数，从而得到目标仰角的估计值。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于复合多径因子估计的加权多频最大似然仰角估计方法，包括以下步骤：

步骤1，确定阵列雷达，所述阵列雷达包括N个天线阵元，所述阵列雷达向其检测范围的目标发射包括Q个频点的信号后接收来自目标的多频复合回波信号，所述目标的多频复合回波信号包括Q个频点回波；其中，N、Q分别为大于或等于1的正整数；

步骤2，确定目标距离单元，然后在所述目标距离单元处对目标的多频复合回波信号进行L次数字采样快拍，得到N个天线阵元对Q个频点回波的L次数字采样快拍数据，其中将第n个阵元对第q个频点回波的第l次数字采样快拍数据记为x_qn(l)，n＝1,2,3,…,N，l＝1,2,3,…,L，q＝1,2,3,…,Q，L为大于或等于1的正整数；

步骤3，根据第n个阵元对第q个频点回波的第l次数字采样快拍数据x_qn(l)，计算第q个频点回波的协方差矩阵估计

步骤4，利用第n个阵元对第q个频点回波的第l次数字采样快拍数据x_qn(l)，l＝1,2,3,…,L，q＝1,2,3,…,Q，n＝1,2,3,…,N，进而获得多频复合权值矩阵W；