[发明专利]系留气球载相控阵雷达在多目标下分辨空地目标的方法

摘要

本发明公开了一种系留气球载相控阵雷达在多目标下分辨空地目标的方法，主要解决现有系留气球载相控阵雷达无法从距离、速度和角度上分辨空地多目标的问题。其实现步骤为：1、对各阵元接收到的回波进行信号处理与检测，得到目标的距离信息和所处的角度范围；2、根据目标的距离信息与雷达距离分辨率，计算地杂波的下俯角范围；3、根据目标的距离信息与所处的角度范围，运用阵列超分辨角度估计方法，精确估计各个目标的俯仰角信息；4、将各目标的俯仰角与地杂波下俯角范围进行比较，得到各目标的分辨结果。本发明能精确估计各目标的俯仰角，并利用目标俯仰信息实现空地多目标分辨，可用于提高系留气球载相控阵雷达对低空目标的侦察能力。

主权项

1.一种系留气球载相控阵雷达在多目标下分辨空地目标的方法，包括如下步骤：（1）对相控阵雷达俯仰维各个阵元接收到的回波信号进行脉冲压缩，得到每一个脉冲重复周期的脉冲压缩结果X_m(n)＝[x_1m(n),x_2m(n),...,x_im(n),...,x_Lm(n)]^T，其中，m表示脉冲重复周期序号，m＝1,2,...,M，M为一个相干积累周期中所包含的脉冲个数，n为距离单元的序号，n＝1,2,...,N，N为一个脉冲重复周期中的距离单元数，x_im(n)表示第m次脉冲重复周期中第i个阵元的脉冲压缩结果，i为阵元编号，i＝1,2,...,L，L为等距均匀线阵的阵元个数，[·]^T表示转置；（2）对每一个脉冲重复周期中的脉冲压缩结果X_m(n)在俯仰维做多约束方向的数字波束形成，得到每个约束方向的M路合成信号其中，ψ_e表示一个俯仰维约束方向，e＝1,2,...,E，E表示俯仰维约束方向的个数；（3）对每个约束方向的M路合成信号进行三脉冲对消杂波抑制及相干积累，得到每个约束方向的距离-多普勒二维图，即R-D图；（4）对每个约束方向的R-D图，沿距离维和多普勒维进行二维恒虚警率检测，记录出现目标的R-D图所对应的波束指向ψ_t和目标所在距离单元n_t；（5）在每一个脉冲重复周期的脉冲压缩结果X_m(n)中，提取目标所在距离单元n_t的脉冲压缩结果X_m(n_t)，记为快拍z_m＝X_m(n_t)，将所有快拍组成快拍矩阵Z＝[z₁z₂...z_m...z_M]，其中，m＝1,2,...,M；（6）将快拍矩阵Z中的M列数据直接相加，得到L个阵元在多普勒维的零通道数据，用此L个数据组成用于估计地杂波下俯角的一组数据向量V＝[v₁,v₂,...,v_i,...,v_L]^T，其中v_i表示第i个阵元的多普勒零通道数据，i＝1,2,...,L；（7）根据距离单元n_t和雷达距离分辨率，得到以距离单元n_t为中心的分辨单元，记为n_r，由目标所在的距离单元n_t与雷达距离分辨率，计算分辨单元n_r中的远端下俯角θ_f与近端下俯角θ_c；（8）根据远端下俯角θ_f与近端下俯角θ_c，对数据向量V使用阵列角度估计方法，得到距离单元n_t中地杂波下俯角的范围：θ_min～θ_max，其中，θ_min＝θ_g-ε，θ_max＝θ_g+ε，θ_g是由阵列角度估计方法直接估计得到的地杂波下俯角，ε为角度偏差量，其取值与该距离单元的杂噪比以及实际中关于地杂波空间分布的先验知识有关；（9）对步骤5中的快拍矩阵Z做三脉冲对消杂波抑制，得到不含杂波的快拍矩阵U，其中，不含杂波的快拍矩阵U是L行T列的矩阵，L是阵元数，T表示三脉冲对消杂波抑制后得到的脉冲个数，T＝M-2；（10）根据不含杂波的快拍矩阵U，得到目标的协方差矩阵W，应用信源数估计方法，计算距离单元n_t中所包含的空地目标个数Q；（11）根据空地目标个数Q，估计每个目标的俯仰角θ_q，其中，q＝1,2,...,Q；（12）将每个目标的俯仰角θ_q分别与步骤8得到的地杂波下俯角范围θ_min～θ_max进行比较，若θ_min≤θ_q≤θ_max，则判定该目标为地面目标，否则，判定该目标为空中目标。