一种快速宽带频域扩展拖曳阵波束形成方法

摘要

本发明提出一种快速宽带频域扩展拖曳阵波束形成方法，该方法将ETAM被动合成孔径技术和宽带频域波束形成方法结合在一起，包含如下步骤：1)用线阵接收空间信号，得到M个阵元的时域信号；取重叠阵元数目为N；2)对第k快拍和第k+1快拍数据在时间域上做快速傅里叶变换；3)确定目标辐射信号的频带范围，根据相邻任意两快拍的重叠阵元计算相移参数：4)对不同频率分量分别进行相位补偿得到虚拟的合成阵元；5)重复以上步骤，进行K次的孔径合成；6)对合成的阵元信号在空间域上补零做FFT变换，然后将获得数据的零频分量移至谱中心；7)在每一个频点进行校正，得到不同频点的波束输出；8)合成不同频率的波束形成结果，从而实现目标的精确定位。

主权项

一种快速宽带频域扩展拖曳阵波束形成方法，该方法将ETAM被动合成孔径技术和宽带频域波束形成方法结合在一起，可用于对微弱目标的检测和定位，同时速度较快，便于实时处理；所述的方法包含如下步骤：1)用线阵接收空间信号，得到M个阵元的时域信号；取重叠阵元数目为N，其中N大于零且小于阵元数目，计算两次快拍数据的时间间隔阵τ，即阵运动M-N个阵元距离需要的时间；2)对第k快拍和第k+1快拍数据在时间域上做快速傅里叶变换；3)确定目标辐射信号的频带范围[fmin，fmax]，根据第k快拍和第k+1快拍的重叠阵元计算相移参数ψk+1(fi)： ψ k + 1 ( f i ) = arg { Σ n = 1 N X k , M - N + n ( f i ) × X k + 1 , n * ( f i ) × ρ n ( f i ) Σ n = 1 N ρ n ( f i ) } - - - ( 3 ) k表示快拍序号，n表示阵元序号，fi表示频率，ρn(fi)表示第n阵元频率fi的补偿因子： ρ n ( f i ) = | Σ i = - Q / 2 Q / 2 X k , M - N + n ( f i ) × X k + 1 , n * ( f i ) | Σ i = - Q / 2 Q / 2 | X k , M - N + n ( f i ) | 2 × Σ i = - Q / 2 Q / 2 | X k + 1 , n * ( f i ) | 2 - - - ( 4 ) 4)对第k+1快拍、第M-N+1～M阵元信号的不同频率分量分别进行相位补偿，将其虚拟成第k快拍的第M+1～M+N阵元；依次类推，这N个阵元信号可以虚拟成为第1快拍的第M+N*(k-1)+1～M+N*K阵元；5)重复以上步骤，进行K次的孔径合成，可以虚拟得到MM＝M+N*K个阵元接收的信号在[fmin，fmax]范围内的频域响应；6)对MM个阵元信号在空间域上补零，再对其在空间域上做FFT变换，然后将获得数据的零频分量移至谱中心；7)在处理带宽内的每一个频点上依据频率——波束网格对其进行校正，得到不同频点的波束输出；8)合成不同频率的波束形成结果，得到MM个阵元在不同方位上的功率输出，从而实现目标的精确定位。