[发明专利]一种基于目标回波幅度调制的昆虫雷达波束内测角方法

权利要求书

1.一种基于目标回波幅度调制的昆虫雷达波束内测角方法，其特征在于，包括：

构建昆虫偏离波束中心的角度模型；所述角度模型为昆虫偏离波束中心轴的角度关于昆虫刚进入波束时偏离波束中心轴的距离、飞行方向和时间的函数；

根据所述角度模型，建立昆虫穿越雷达波束的回波信号幅度模型；

将雷达测量昆虫飞行的时间序列代入所述回波信号幅度模型中，生成理想回波幅度序列；

根据所述理想回波幅度序列和雷达实际测量的回波幅度序列，以回波幅度形状为约束，建立优化函数；

采用遗传算法求解所述优化函数，确定昆虫刚进入波束时偏离波束中心轴的距离和飞行方向；

根据雷达测量昆虫飞行的时间序列以及确定的昆虫刚进入波束时偏离波束中心轴的距离和飞行方向，利用所述角度模型，获得昆虫穿越波束过程中偏离波束中心的角度序列，从而确定昆虫在波束中的位置。

2.根据权利要求1所述的基于目标回波幅度调制的昆虫雷达波束内测角方法，其特征在于，所述昆虫偏离波束中心的角度模型为：

其中，θ(t)为t时刻昆虫偏离波束中心的角度，r(t)为t时刻昆虫到波束中心轴的距离，R(t)为t时刻昆虫到雷达的距离；

式中，r₀为昆虫刚进入波束时偏离波束中心轴的距离，L(t)为t时刻昆虫的飞行距离，L(t)＝V_ht，V_h为昆虫飞行的水平速度，β为昆虫的飞行方向。

3.根据权利要求2所述的基于目标回波幅度调制的昆虫雷达波束内测角方法，其特征在于，所述昆虫穿越雷达波束的回波信号幅度模型为：

其中，S_r(t)为t时刻昆虫的回波信号幅度，G₀为波束中心轴上的增益，k为常数，θ_1/2为半功率波束宽度，σ为昆虫的雷达散射截面积。

4.根据权利要求2所述的基于目标回波幅度调制的昆虫雷达波束内测角方法，其特征在于，根据所述理想回波幅度序列和雷达实际测量的回波幅度序列，以回波幅度形状为约束，建立优化函数，具体包括：

确定所述理想回波幅度序列和雷达实际测量的回波幅度序列的比值序列；

根据所述比值序列，以回波幅度形状为约束，建立优化函数为其中，为昆虫刚进入波束时偏离波束中心轴的距离r₀的估计值，为昆虫的飞行方向β的估计值，std()为取标准差，S_d为比值序列。

5.根据权利要求4所述的基于目标回波幅度调制的昆虫雷达波束内测角方法，其特征在于，所述采用遗传算法求解所述优化函数，确定昆虫刚进入波束时偏离波束中心轴的距离和飞行方向，具体包括：

采用遗传算法对所述优化函数进行一次求解，获得r₀cosβ的最优解；

结合r₀cosβ的最优解，采用遗传算法对所述优化函数进行二次求解，获得昆虫刚进入波束时偏离波束中心轴的距离r₀的最优解和飞行方向β的最优解。

6.一种基于目标回波幅度调制的昆虫雷达波束内测角系统，其特征在于，包括：

角度模型构建模块，用于构建昆虫偏离波束中心的角度模型；所述角度模型为昆虫偏离波束中心轴的角度关于昆虫刚进入波束时偏离波束中心轴的距离、飞行方向和时间的函数；

幅度模型建立模块，用于根据所述角度模型，建立昆虫穿越雷达波束的回波信号幅度模型；

幅度序列生成模块，用于将雷达测量昆虫飞行的时间序列代入所述回波信号幅度模型中，生成理想回波幅度序列；

优化函数建立模块，用于根据所述理想回波幅度序列和雷达实际测量的回波幅度序列，以回波幅度形状为约束，建立优化函数；

飞行方向确定模块，用于采用遗传算法求解所述优化函数，确定昆虫刚进入波束时偏离波束中心轴的距离和飞行方向；

位置确定模块，用于根据雷达测量昆虫飞行的时间序列以及确定的昆虫刚进入波束时偏离波束中心轴的距离和飞行方向，利用所述角度模型，获得昆虫穿越波束过程中偏离波束中心的角度序列，从而确定昆虫在波束中的位置。