[发明专利]基于机扫米波雷达的改进单脉冲测角方法

摘要

本发明公开了一种机扫米波雷达测角方法，主要解决机扫米波雷达利用传统单脉冲方法测角精度低的问题。其实现步骤为：1）将天线均分为两个子阵，发射脉冲信号；2）对接收的回波信号进行相干积累，得到积累后的数据；3）对积累后的数据进行DFT运算；4）找到多普勒频率在多普勒通道中对应的点，在该点左右两边保留M个点，其余点置0；5）对置0后的数据进行IDFT运算；6）由IDFT运算后的两组数据得到和波束与差波束；7）对和波束与差波束进行和差波束单脉冲测角，得到目标的偏轴角；8）将偏轴角与基准角相加得到目标的准确角度。本发明具有测角精度高，能分辨多个目标的优点，可用于机扫米波雷达的目标精准定位与多目标检测。

主权项

1.一种基于机扫米波雷达的改进单脉冲测角方法，包括如下步骤：（1）将机扫天线等效为由N个阵元组成的天线阵，将天线阵均分为左右两个子阵，每个子阵阵元数均为N/2，N为大于等于4的偶数；（2）将测角范围-90°～90°每间隔10°划分为一个波位，对于任意一个波位，由左半阵的N/2个阵元得到该波位的左半阵合成波束B_l，由右半阵的N/2个阵元得到该波位的右半阵合成波束B_r，由这两个合成波束B_l和B_r得到该波位的鉴角曲线，保存所有波位的鉴角曲线的数据，得到鉴角曲线表；（3）机扫雷达在天线扫描工作时，每间隔0.5°发射一个脉冲，一个波束宽度内共发射L个脉冲，将发射第i个脉冲时，天线中心法线与水平参考面的夹角作为基准角，i=1,2,...,L；（4）通过N个阵元接收雷达发射的L脉冲的回波信号：X=AS+n，其中：A=[a(θ₁),...a(θ_i)...,a(θ_L)]表示阵元接收信号包含的目标相位信息，其中a(θ_i)=[1,exp(j2π1d/λsinθ_i),...,exp(j2π(N-1)d/λsinθ_i)]^T为第i个脉冲的偏轴角矢量，i=1,2,...,L；θ_i表示目标相对于天线法线之间的夹角，称为偏轴角；exp表示以e为底的指数幂，j代表虚数单位，d代表阵元间距，λ代表信号波长，[·]^T表示向量的非共轭转置；S=[S₁,...S_i...,S_L]^T表示阵元接收信号的复包络，S_i表示第i个脉冲信号的复包络信息，其中f_d表示目标的多普勒频率，V表示目标相对雷达的径向速度，f₀表示雷达发射信号的中心频率，c代表光速，t表示脉冲重复周期；n代表均值为0、方差为1的N×L阶高斯白噪声矩阵；（5）对接收的回波信号X按左右半阵分别进行子阵级相干积累，即对回波信号数据X中对应的前N/2行进行求和，得到左半阵相干积累后的数据T₁，对回波信号数据X中对应的后N/2行进行求和，得到右半阵相干积累后的数据T₂；（6）对左半阵相干积累后的数据T₁和右半阵相干积累后的数据T₂分别进行L点离散傅里叶变换DFT运算，得到左半阵离散傅里叶变换后的数据Q₁和右半阵离散傅里叶变换后的数据Q₂；（7）分别在左半阵离散傅里叶变换后的L点数据Q₁和右半阵离散傅里叶变换后的L点数据Q₂中，找到目标多普勒频率f_d对应的点K：K=[f_d×t×L]+1，并在K点的左右两边保留M个点数据，其余的点全部置为0，得到左半阵置0后的数据Y₁和右半阵置0后的数据Y₂，其中1≤M≤L，[·]代表四舍五入取整运算；（8）分别对左半阵置0后的数据Y₁和右半阵置0后的数据Y₂进行逆离散傅里叶变换IDFT运算，得到左半阵逆离散傅里叶变换后的数据Z₁和右半阵逆离散傅里叶变换后的数据Z₂；（9）由所述Z₁和Z₂得到和波束P_Σ与差波束P_Δ为：P_Σ=Z₁+Z₂，P_Δ=Z₁-Z₂；利用所述的和波束P_Σ与差波束P_Δ得到差和比由差和比P的值通过查鉴角曲线表得到第i个脉冲的目标偏轴角θ_i，其中imag(·)表示取虚部运算；（10）将第i个脉冲的目标偏轴角θ_i与第i个脉冲的基准角相加，得到第i个脉冲对目标的测量角度ψ_i，i=1,2，…L；（11）对由步骤（10）得到的L个测量角度ψ_i取平均，得到目标的准确角度Φ，Φ=1LΣi=1LΨi.]]>