[发明专利]一种相控阵天线波束指向稳定方法

说明书

本发明公开了一种相控阵天线波束指向稳定方法，涉及雷达技术领域，该方法采用相控阵体制雷达结合姿态传感器，在载具姿态发生偏转情况下，结合姿态传感器感知的姿态角变化值以及探测目标在上一探测周期的目标坐标值确定探测目标在当前探测周期的目标坐标值，继而得到目标方位角和目标俯仰角并确定移相控制码，依靠改变移相控制码来改变波束指向，调整波束指向仍能保持对准目标，实现波束稳定；借助相控阵雷达灵活迅速的波束指向改变能力，无需转台辅助，波束指向切换速度快且不受惯性限制，可瞬间完成波束指向大角度改变。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其是一种相控阵天线波束指向稳定方法。

背景技术

机载雷达天线在执行聚束SAR成像任务时，需要保持天线波束始终对准目标，载机平台由于受到气流、飞行路线等各种原因发生姿态角度变化，此时天线法线也会随载机平台改变偏离目标，需进行波控修正。船载跟踪雷达，对多目标进行跟踪时，一方面要求天线波束窄以提高跟踪距离和测角精度；一方面由于海上风浪造成的载船姿态频繁变化，要求波束宽度较宽防止波束指向偏离目标造成目标丢失，这两种要求在传统雷达中是矛盾的要求，需要用户在指标中做出折衷妥协。

综合看来，雷达载具受到其他因素导致载具自身和搭载的雷达姿态发生变化时，波束指向也会随之变化，此时若雷达执行的是点对点任务则波束会偏离目标，传统机械式雷达为弥补载机姿态变化导致波束指向偏离目标会使用转台，分别补偿偏航角、俯仰角和横滚角，缺点是转台体积重量较大，且受惯性影响，转动速度也受限，很难满足要求波束指向长期稳定以确保对准目标或对波束方向切换速度有较高要求的场景。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种相控阵天线波束指向稳定方法，本发明的技术方案如下：

一种相控阵天线波束指向稳定方法，该方法包括：

通过姿态传感器检测相控阵雷达所在的载具在当前探测周期相对于上一探测周期的姿态角变化值；

根据姿态角变化值以及探测目标在上一探测周期的目标坐标值确定探测目标在当前探测周期的目标坐标值，目标坐标值是探测目标在相控阵雷达的天线阵面坐标系下的坐标值；

根据探测目标在当前探测周期的目标坐标值确定相控阵雷达在当前探测周期指向探测目标的目标方位角和目标俯仰角；

确定与目标方位角和目标俯仰角对应的行相移基量和列相移基量；

根据行相移基量和列相移基量确定相控阵雷达的天线阵面的各个阵元的总移相量对应的移相控制码；

按照移相控制码控制相控阵雷达的波束指向探测目标。

其进一步的技术方案为，姿态角变化值包括偏航角变化值Δδ、滚转角变化值Δγ和俯仰角变化值Δλ，则根据姿态角变化值以及探测目标在上一探测周期的目标坐标值确定探测目标在当前探测周期的目标坐标值，包括：

确定探测目标在当前探测周期的目标坐标值为其中，矩阵是探测目标在上一探测周期的目标坐标值。

其进一步的技术方案为，根据探测目标在当前探测周期的目标坐标值确定相控阵雷达在当前探测周期指向探测目标的目标方位角和目标俯仰角，包括：

确定目标方位角为确定目标俯仰角为其中，(x₁，y₁，z₁)是探测目标在当前探测周期的目标坐标值。

其进一步的技术方案为，确定与目标方位角和目标俯仰角对应的行相移基量和列相移基量，包括：

按照计算得到行相移基量、按照计算得到列相移基量，其中，f是天线工作频点，c是光速，dy是相控阵雷达的天线阵面同一行的相邻两个阵元的间距，dz是相控阵雷达的天线阵面同一列的相邻两个阵元的间距，θ是目标俯仰角，是目标方位角。