[发明专利]基于旋转变换提高动目标空间方位角精度的方法

说明书

基于旋转变换提高动目标空间方位角精度的方法，属于现代雷达的动目标检测技术领域。为了解决当载机的姿态变化剧烈时，传统方法通过载机航向角和伺服方位角直接相加得到目标点的空间方位角，会产生很大的误差的技术问题。本发明考虑了平台飞行的纵摇角和横滚角对空间方位角的影响，采用旋转变换的方法，通过将载机坐标系下的天线单位指向矢量旋转变换到东北天坐标系，进而计算出精确的目标点的空间方位角，进而提高了目标空间位置的跟踪精度。

技术领域

本发明属于现代雷达的动目标检测技术领域，具体涉及一种基于旋转变换提高动目标空间方位角精度的方法。

背景技术

在现代变化多端的战争中，准确无误的获得目标信息是取得胜利的关键。战争环境中的各种目标并非都处于静止不动的状态，有的目标会处于运动的状态，因此目标检测系统在战场上应该具备动目标的检测能力。机载雷达具备动目标的检测能力，能够检测到地面运动目标和超低空运动目标。将雷达部署在高空飞行的飞机上，相比地基雷达来说，具有很强的机动性，其可视范围比较大，延长了预警时间，可以方便快速的部署在急需的地方，因此广泛受到人们的重视。

现代雷达的动目标检测，对检测区域进行发射信号，通过脉冲多普勒处理得到目标点的斜距、相对于载机坐标系的方位角，结合载机的瞬时高度，得到目标点以载机为原点的东北天坐标系下的空间坐标，这可以认为是目标空间位置的一次观测值，结合预测值，通过自适应滤波，对目标空间位置进行跟踪。目标点以载机为原点的东北天坐标系下的空间坐标，一般用球坐标表示，包含斜距、空间方位角、空降俯仰角。作为自适应滤波的原始输入，目标点空间坐标的精度直接决定对目标空间位置的跟踪精度。

机载雷达动目标检测分为信号处理部分和数据处理部分。信号处理部分通过对原始采集数据的处理得到检测出的目标点的斜距、方位误差角，数据处理部分根据信号处理部分上报的结果，得到目标点的空间坐标，即斜距、空间方位角、空间俯仰角，通过数据处理，对目标进行跟踪。其中，空间方位角的定义和航向角的定义一致，正北为0，顺时针为正。在工程上，通常是通过直接相加载机航向角和获得目标点那个CPI时刻的天线方位角，得到目标点在东北天坐标系下空间航向角，这种方式其实是在载机横滚角和纵摇角为0情况下的近似，所以当载机姿态变化比较剧烈时，例如无人机载雷达，就会出现比较大的误差，尤其是针对几十公里的远距情况下。

发明内容

要解决的技术问题

传统工程上，求目标点的空间方位角，是通过载机航向角和伺服方位角，通过直接相加得到的，这是在认为载机的纵摇角和横滚角为0的情况下近似下得到的。当载机的姿态变化剧烈时，这种传统的方法会产生很大的误差。为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于旋转变换提高动目标空间方位角精度的方法。

技术方案

一种基于旋转变换提高动目标空间方位角精度的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：根据天线的方位角θ_a和俯仰角θ_e，构造载机坐标系下天线指向的单位矢量；

u'＝[cos(θ_e)sin(θ_a),cos(θ_e)cos(θ_a),sin(θ_e)]^T

步骤2：根据载机姿态的航向角、纵摇角、横滚角构造旋转矩阵；

其中，α,β,γ分别为载机的航向角、纵摇角、横滚角；

步骤3：利用旋转矩阵将载机坐标系下天线指向的单位矢量u'转换为东北天坐标系下的天线指向的单位矢量u；

步骤4：根据东北天坐标系下的天线指向的单位矢量的东北分量，求出目标点的空间方位角：