[发明专利]一种基于被动相控阵天线的测向与目标识别方法

权利要求书

1.一种基于被动相控阵天线的测向与目标识别方法，其特征在于步骤如下：

(1)、对目标信号进行数字波束形成，得到待分析回波信号；

(2)、遍历[-π/2，π/2]区间内的角度值，将该角度值作为短时分数阶傅立叶变换的旋转参数，对待分析回波信号进行短时分数阶傅立叶变换，得到每个旋转参数对应的变换域谱线，将所有变换域谱线中最大幅度值所在的曲线记为最强谱线，将该最强谱线对应的旋转参数记为最优旋转参数，根据最优旋转参数，计算短时分数阶傅立叶变换最佳阶数估计值p；

本步骤分为二维粗搜索和二维精搜索两个过程：

二维粗搜索过程为:

以第一步进值Δα₁为步进，遍历区间内的角度值，将该角度值作为短时分数阶傅立叶变换的旋转参数，对待分析回波信号进行短时分数阶傅立叶变换，得到变换域中所有谱线中的最大幅度值，将该最大幅度值对应的旋转参数作为粗略的最优旋转参数α₁；

二维精搜索过程为:

根据粗略的最优旋转参数α₁，计算其对应的变换阶数p₁，以第二步进值ΔΔα₂为步进，遍历区间内的角度值，将该角度值作为短时分数阶傅立叶变换的旋转参数，对待分析回波信号进行短时分数阶傅立叶变换，得到变换域中所有谱线中的最大幅度值及其对应的横坐标u，将该最大幅度值对应的旋转参数作为精确的最优旋转参数α₁；

(3)、利用最强谱线中最大幅度值、最大幅度值对应的横坐标u、最佳短时分数阶傅立叶变换最佳阶数估计值p，估计目标信号的调频斜率、初始频率、估计脉宽、脉冲重复周期；

(4)、判断最强谱线中的最大幅度值是否小于预设门限值，小于，则结束，否则，进入步骤(5)；

(5)、采用以最强谱线的最大幅度值对应的横坐标u为中心的滤波器，对最强谱线滤波，滤除能量较弱的分量及噪声，并对滤波结果做变换阶数为-p的短时分数阶傅立叶变换变换，得到最强分量的时域信号，进入步骤(6)；

(6)、将待分析回波信号在时域中减去当前最强分量的时域信号，得到新的待分析回波信号，在下一个处理周期到来时，重复步骤(2)～步骤(6)。

2.根据权利要求1所述的一种基于被动相控阵天线的测向与目标识别方法，其特征在于当被动相控阵天线为环形被动相控阵天线时，步骤(1)中数字波束形成的实现方法为：

(1.1)、计算导向矢量A：

其中，λ₀＝C/f₀，f₀为目标信号载波中心频率，λ₀为目标信号中心频率所对应的载波波长，N_r为被动相控阵天线阵元个数，r为被动相控阵天线阵元半径，θ_i＝2πi/N_r，θ,分别为被动相控阵天线的扫描方位角和仰角；

(1.2)、控制天线主瓣方向θ,的指向，改变加权矢量对接收的目标信号进行加权合成处理，直到加权处理结果Y达到最大值，完成数字波束形成处理过程；

(1.3)、采用步骤(1.2)中加权处理结果Y的最大值对应的天线主瓣方向接收目标信号，待分析回波信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于被动相控阵天线的测向与目标识别方法，其特征在于所述步骤(1.2)所述加权合成处理方法如下：

式中，X为被动雷达接收到的目标信号，x_i为目标信号在导向矢量各个维度上的分量，s(t)为目标雷达信号，ω为目标信号的频率，为导向矢量，表示目标信号来波方向。

4.根据权利要求1所述的一种基于被动相控阵天线的测向与目标识别方法，其特征在于步骤(2)中对待分析回波信号进行短时分数阶傅立叶变换的计算公式为：

其中，K_p(u,τ)为短时分数阶傅立叶变换的核函数；n＝0，1，2，...；g(τ)为时域零均值高斯窗函数，该模型是基于高斯分布模型建立的，σ_t为预设的高斯分布的标准差，根据短时分数阶傅立叶变换的时间分辨率要求确定， 一般在[0，0.01]范围中选择。