[发明专利]一种基于数字锁相环的自适应角度跟踪方法

摘要

本发明提出一种基于数字锁相环的自适应角度跟踪方法，该方法利用快速傅里叶变换将和波束、差波束的时域信号变换到频域中，再利用单脉冲测角技术得到角度误差；之后将所述角度误差送入一个环路等效噪声带宽按一定规律随目标角度变化而变化的环路滤波器中，得到角度误差的滤波值，最后将所述滤波值累加到数控振荡器上，实现对目标角度的自适应跟踪。本发明方法提高了目标角度跟踪过程中的角度误差收敛速度和角度跟踪精度。

主权项

1.一种基于数字锁相环的自适应角度跟踪方法，其特征在于，步骤如下：第一步，获取当前天线阵面波束指向的窄带回波数据；第二步，对窄带回波数据进行数字波束形成处理，获得和波束、俯仰维差波束和方位维差波束的时域信号；第三步，分别对和波束、俯仰维差波束以及方位维差波束的时域信号做快速傅里叶变换，获得和波束、俯仰维差波束以及方位维差波束的频域信号；第四步，使用和波束的频域信号和俯仰维差波束的频域信号进行俯仰维单脉冲测角，得到俯仰角误差；使用和波束的频域信号与方位维差波束的频域信号进行方位维单脉冲测角，得到方位角误差；第五步，判断俯仰维角度跟踪模块中的B_t,opt是否有解，如果有解，则将俯仰维环路滤波器中的等效环路噪声带宽B_Lt设置为B_Lt＝B_t,opt，如果没有解，则俯仰维环路滤波器中的等效环路噪声带宽B_Lt的值保持不变；判断方位维角度跟踪模块中的B_p,opt是否有解，如果有解，则将方位维环路滤波器中的等效环路噪声带宽B_Lp设置为B_Lp＝B_t,opt，如果没有解，则方位维环路滤波器的等效环路噪声带宽B_Lp的值保持不变；其中，B_t,opt为俯仰维环路滤波器的等效环路噪声带宽的最优解，B_p,opt为方位维环路滤波器的等效环路噪声带宽的最优解；第六步，俯仰维环路滤波器进行环路滤波，得到俯仰角误差的滤波值；方位维环路滤波器进行环路滤波，得到方位角误差的滤波值；第七步，将俯仰角误差的滤波值送入俯仰维数控振荡器中，得到俯仰角的滤波值；将方位角误差的滤波值送入方位维数控振荡器中，得到方位角的滤波值；第八步，将俯仰角的滤波值和方位角的滤波值联合配置到天线阵面的波束指向以及接收阵列的数字波束形成模块中，用于接收下一个相参处理间隔的回波数据；判断俯仰维角度跟踪模块中的B_t,opt是否有解的方法为：(1)当(B_t,opt)₁与(B_t,opt)₂中有且只有一个为正数时，设(B_t,opt)₁>0，则当时，则有解且B_Lt＝(B_t,opt)₁，否则无解；d为求导运算符；(2)：当(B_t,opt)₁与(B_t,opt)₂均为正数时，设则存在唯一解B_Lt＝(B_t,opt)₁，否则无解；其中，(B_t,opt)₁与(B_t,opt)₂分别为J的两个根，J＝(A₀‑c₁A₁‑c₂A₂)²，c₁，c₂为两个参数，其值分别如式(1)、式(2)所示，式(1)和式(2)中，ξ为环路衰减因子，T为每个相参处理间隔的持续时间，Δθ_m为第m个相参处理间隔对应的单脉冲测角误差，Δθ₁为第1个相参处理间隔对应的单脉冲测角误差，Δθ_p为第p个相参处理间隔对应的单脉冲测角误差，为第k个相参处理间隔对应的单脉冲测角值；为第1个相参处理间隔角度跟踪环路的输出值；为第1个相参处理间隔角度跟踪环路中环路滤波器的输出值；K_d为鉴相增益，B_Lt为俯仰维环路滤波器的等效环路噪声带宽。