[发明专利]一种基于幅相测角的半实物角度跟踪装置

权利要求书

1.一种基于幅相测角的半实物角度跟踪装置，其特征在于：包括伺服电机、与伺服电机输出轴相连的收发天线分系统、功分器、N通道信号采集板及信号处理系统，N通道信号采集板将采集到的目标回波模拟信号转换成目标回波数字信号传输至信号处理系统；信号处理系统包括幅相误差计算模块、角度计算模块和伺服电机控制模块；

幅相误差计算模块，通过对目标回波数字信号采用最大似然估计法对每个数据点的幅度和相位进行计算，从而得到相同时刻不同通道的幅值比估计值和相位差异估计值

角度计算模块：根据计算得到通道间的幅度比估计值和相位误差估计值计算对应的方位角；

伺服电机控制模块：根据俯仰角对伺服电机进行角度的控制；

所述幅相误差计算模块中通过对目标回波数字信号采用最大似然估计法对每个数据点的幅度和相位进行计算的具体过程如下：

通道×的信号表示为

其中，X＝0，1，2，..N

f₀为信号的中心频率，a为第N路与第N-1路信号的幅值比，φ为第N路与第N-1路信号相位差异，x(N-1)为第N路信号的变量，σ为高斯信号的标准差，j为三角函数表示成指数形式的标识符号；

为了求最大似然估计，

使P(x；θ)最大，P(x；θ)取最大等价于使J(θ)＝(x-μ(θ))^H(x-μ(θ))最小，令

那么μ(θ)＝Ae，J(θ)等价地写为

J(A，f₀)＝(x-Ae)^H(x-Ae) (3)

对J求偏导得，

令其为零，得

其中，n＝0，...N-1

将代回到J，得

为了使J关于f₀最小，使

即周期图最大；对进行傅里叶变换后，从周期图最大对应得到f₀的估计值后，a和φ的用最大似然估计值由下面的式子计算

所述方位角的计算过程为：

若计算方位角采用第2路和第1路信号，则和、差信道的信号分别为：

式中，data_ch1表示两天线接收到的第1路的信号、data_ch2表示两天线接收到的第2路的信号；

利用差信号比上和信号后，取虚部得到单脉冲比为：

通过式(10)和式(12)可得方位角的表达式：

其中，λ为天线波长、d_p为接收雷达天线间距。

2.根据权利要求1所述基于幅相测角的半实物角度跟踪装置，其特征在于：所述收发天线分系统包括N个收发共用天线和N个环形器，N个收发共用天线与N个环形器呈一一对应连接，每个收发共用天线的端口与对应的环形器的2端口相连，每个环形器的1端口分别与功分器相连，每个环形器的3端口分别与N通道信号采集板的采集口相连。