基于机扫米波阵列雷达的估计目标方位角的方法

摘要

本发明公开了一种基于机扫米波阵列雷达的估计目标方位角的方法，涉及雷达技术领域，其步骤为：步骤1，设定机扫米波阵列雷达的天线是由N个阵元组成的等距线阵；步骤2，设定发射第i个脉冲时的基准角；步骤3，求取第k个目标的多普勒频率；步骤4，得到L个脉冲的回波信号；步骤5，得到离散傅里叶变换后的频谱数据；步骤6，得到N行频谱数据的重置数据矩阵，步骤7，得到时域数据矩阵；步骤8，构造L个脉冲的权矢量；步骤9，得到补偿后L个脉冲的权矢量；步骤10，构建以第l个脉冲为参考脉冲的代价函数；步骤11，将目标与第l个脉冲的偏轴角θ_kl与第l个脉冲的基准角相加，得到目标U_k的方位角Φ_k；步骤12，重复步骤6至步骤11，得到所有目标的方位角。本发明能够降低噪声对信号的影响，减小测角误差，提高测角精度。

主权项

一种基于机扫米波阵列雷达的估计目标方位角的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设定机扫米波阵列雷达的天线是由N个阵元组成的等距线阵，即两个相邻阵元之间的阵元间距d均相等，且阵元间距d为机扫米波阵列雷达发射信号波长λ的一半，d＝λ/2；步骤2，机扫米波阵列雷达以水平面为参考面，机扫米波阵列雷达在天线扫描时，设定扫描角度为β，每间隔角度△θ发射一个脉冲，一个波束宽度内共发射L个脉冲，发射第i个脉冲时的基准角为i＝1,2,...,L；基准角为天线中心法线与水平参考面的夹角；步骤3，设定在机扫米波阵列雷达的一个波束宽度内存在运动目标，目标个数表示为M，M个目标依次为U₁,U₂,...,U_k,...,U_M，第k个目标U_k的多普勒频率其中f₀表示雷达发射信号的中心频率，c代表光速，V_k表示第k个目标U_k相对于雷达的径向速度，k＝1,2,...,M；步骤4，利用第k个目标U_k的多普勒频率f_k构造第i个脉冲的第k个目标U_k的复包络S_ki；再构建第i个脉冲包含的第k个目标U_k的方向矢量a_ki；由第i个脉冲的第k个目标U_k的复包络S_ki和第i个脉冲的第k个目标U_k的方向矢量a_ki，得到第i个脉冲的含M个目标的目标回波信号Q_i，机扫米波阵列雷达接收的第i个脉冲的原始的回波信号X_i：X_i＝Q_i+n_i；n_i表示接收的噪声，进而得到L个脉冲的原始的回波信号X为：X＝[X₁,X₂,…,X_i,…,X_L]；步骤5，对原始的回波信号X进行离散傅里叶变换，得到离散傅里叶变换后的频谱数据H；频谱数据H为N×L维矩阵；步骤6，从傅里叶变换后的频谱数据H中第v行频谱数据h_v＝[h_v1,h_v2,…,h_vg,…,h_vL]^T中，找到第k个目标U_k对应的频谱值h_vg，下标g＝[f_k×t×L]+1，[]代表四舍五入取整运算，f_k表示第k个目标U_k的多普勒频率，t表示脉冲重复周期，L为脉冲个数，v＝1,2,…,N；在第k个目标U_k对应的频谱值h_vg的左右两边选择R个频谱值，1≤R≤L，保留所选的R个频谱值不变，其余的频谱值全部置为0，得到第v行的重置数据y_v；进而得到N行频谱数据的重置数据矩阵Y，Y＝[y₁,y₂,…,y_v,…,y_N]^T，y_v为L维列向量，v＝1,2,…,N；步骤7，对重置数据矩阵Y进行逆傅里叶变换，得到时域数据矩阵Z；步骤8，构造L个脉冲对应的L个权矢量w(ψ₁),w(ψ₂),…,w(ψ_i),…,w(ψ_L)；ψ_i为第i个脉冲的搜索角度；步骤9，以第l个脉冲为参考脉冲，对L个权矢量w(ψ₁),w(ψ₂),…,w(ψ_i),…,w(ψ_L)进行补偿，得到补偿后L个脉冲的权矢量，l＝1,2,...,L；步骤10，利用时域数据矩阵Z和补偿后L个脉冲的权矢量构建以第l个脉冲为参考脉冲的代价函数P(ψ_l)；步骤11，构造扫描角度β的权矢量w(β)；利用扫描角度β的权矢量w(β)和代价函数P(ψ_l)得到波束扫描函数E(β)；将波束扫描函数E(β)的最大值对应的角度确定为第k个目标U_k与第l个脉冲的偏轴角θ_kl；将第k个目标U_k与第l个脉冲的偏轴角θ_kl与第l个脉冲的基准角相加，得到第k个目标U_k的方位角Φ_k，即步骤12，令k从1至M，重复步骤6至步骤11，得到M个目标的方位角Φ₁,Φ₂,…,Φ_M。