双边带频率分集阵列雷达系统及其目标定位方法技术方案

本发明专利技术提供双边带频率分集阵列雷达系统及其目标定位方法，属于雷达信号处理技术领域，其中，双边带频率分集阵列雷达系统由N个呈等间距线性排列的阵元构成，其中N为正整数；每个阵元包括发射部分和接收部分。发射部分包括调制信号生成器、双边带调制器和发射天线；调制信号生成器的输出端与双边带调制器的输入端相连，双边带调制器的输出端连接发射天线。接收部分包括接收天线、滤波器组和定位解算单元；滤波器组由2个通过频率不同的窄带滤波器组成；接收天线同时连接这2个窄带滤波器的输入端，2个窄带滤波器的输出端同时与定位解算单元的输入端连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雷达信号处理
，具体涉及一种双边带频率分集阵列雷达系统及其目标定位方法。
技术介绍
雷达目标检测技术在军事和民用领域都有广泛的应用需求。相控阵被广泛应用于雷达目标定位，但由于其波束方向图只与角度有关，无法从其波束方向图中直接提取目标距离信息，也无法有效抑制距离依赖的干扰和杂波。频率分集阵列(frequency diverse array,FDA)同时依赖于距离和角度的波束方向图，使其成为近几年国内外学者研究的热点。但由于其固有的距离、角度耦合，无法直接从其波束图中提取距离和角度信息。此外，目前实现频率分集阵列雷达目标探测主要是通过采用多个不同频率偏置的FDA子阵或FDA与相控阵联合收发等方法，不易用于实际场景且较难实现。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有频率分集阵列无法直接提取目标的距离和角度信息，且不易用于实际场景和较难实现的问题，提供一种双边带频率分集阵列雷达系统及其目标定位方法。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：双边带频率分集阵列雷达系统，由N个呈等间距线性排列的阵元构成，其中N为正整数；每个阵元包括发射部分和接收部分；其中发射部分包括调制信号生成器、双边带调制器和发射天线；调制信号生成器的输出端与双边带调制器的输入端相连，双边带调制器的输出端连接发射天线；接收部分包括接收天线、滤波器组和定位解算单元；滤波器组由2个通过频率不同的窄带滤波器组成；接收天线同时连接这2个窄带滤波器的输入端，2个窄带滤波器的输出端同时与定位解算单元的输入端连接。上述方案中，优选的是每个阵元的双边带调制器主要由乘法器构成；乘法器的一个输入端与调制信号生成器连接，乘法器的另一个输入端接入载波信号。进一步的，上述方案中，优选的是每个阵元的双边带调制器所接入的载波信号均相同。上述方案中，优选的是每个阵元的发射部分还进一步包括幅值归一化调整单元，该幅值归一化调整单元串接在双边带调制器和发射天线之间，即幅值归一化调整单元的输入端与双边带调制器的输出端连接，幅值归一化调整单元的输出端与发射天线连接。上述方案中，优选的是第n个阵元的2个窄带滤波器的通过频率分别为f0-nΔf和f0+nΔf；其中n＝1,2,…,N，N为阵元的个数，f0为阵列载波频率，Δf为偏置频率。基于双边带频率分集阵列雷达系统的目标定位方法，其包括如下步骤：步骤1，N个阵元的调制信号生成器产生N个频率不同的调制信号；步骤2，N个阵元的双边带调制器分别对这N个调制信号进行调制后，得到N个双边带已调信号；步骤3，N个阵元发射天线分别将这N个双边带已调信号向外发出；步骤4，N个阵元发出的N个双边带已调信号遇到远场目标后返回；步骤5，N个阵元的接收天线接收返回的回波信号；步骤6，回波信号经过N个阵元的接收天线滤波器组进行滤波得到上边带信号和下边带信号；步骤7，接收天线定位解算单元对所有下边带信号和上边带信号分别进行相干检波和叠加处理得到下边带回波响应和上边带回波响应；步骤8，选定角度-距离联合估算式对下边带回波响应进行估算得到第一组角度-距离估算值，选定角度-距离联合估算式对上边带回波响应进行估算得到第二组角度-距离估计值，其中r-1(R0,θ)为下边带回波响应，r1(R0,θ)为上边带回波响应；步骤9，取第一组角度-距离估算值和第二组角度-距离估计值的交集即可得到目标的角度-距离的估计值。上述方法中，优选的是步骤2中N个阵元的双边带调制器分别把xn(t)＝cos(2πnΔft)的调制信号与载波信号cos(2πf0t)相乘得到N个双边带已调信号；其中n＝1，2…，N，f0为阵列载波频率，Δf为偏置频率，t为时间。与现有技术相比，本专利技术具有如下特点：1、本专利技术可以在发射单个频率偏置信号的情况下获取远程目标的角度和距离信息。2、进一步的，本专利技术能够完成单个目标的单频率偏置信号定位。3、本专利技术的目标定位方法的发射信号中不需要载波直流信息，有效地节约发射功率。4、本专利技术的发射波形中不包含载频分量，可以有效地提高抗干扰和抗截获的能力。附图说明图1为双边带频率分集阵列雷达系统的发射部分的原理示意图。图2为双边带调制器的原理示意图。图3为双边带频率分集阵列雷达系统的接收部分的原理示意图。图4是上边带-下边带联合估计图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行进一步说明：双边带频率分集阵列雷达系统，如图1所示，由N个呈等间距线性排列的阵元构成，其中N为正整数。阵元与阵元间的间隔为d，其中d一般为发射信号的1/2波长，每个阵元包括发射部分和接收部分。发射部分包括调制信号生成器、双边带调制器、幅值归一化调整单元和发射天线；调制信号生成器的输出端与双边带调制器的输入端相连，调制信号生成器经过调制输出频率不同的正弦信号xn(t)＝cos(2πnΔft)，其中n＝1,2…,N。每个阵元的双边带调制器主要由乘法器构成；乘法器的一个输入端与调制信号生成器连接，乘法器的另一个输入端接入载波信号，其中载波信号为cos(2πf0t)，f0为阵列载波频率，t为时间。每个阵元的双边带调制器把调制信号生成器输出的频率不同的正弦信号与载波信号相乘后得到已调信号。由于幅值归一化调整单元串接在双边带调制器和发射天线之间，因此已调信号经过幅值归一化调整单元后，再由发射天线把已调信号发射出去，如图1、2所示。接收部分包括接收天线、滤波器组和定位解算单元；滤波器组由2个通过频率不同的窄带滤波器组成；接收天线同时连接这2个窄带滤波器的输入端，2个窄带滤波器的输出端同时与定位解算单元的输入端连接。第n个阵元的2个窄带滤波器的通过频率分别为f0-nΔf和f0+nΔf；其中n＝1,2,…,N，N为阵元的个数，f0为阵列载波频率，Δf为偏置频率。回波信号由接收天线进行接收，并经过N个阵元的接收天线滤波器组进行滤波得到上边带信号和下边带信号；接收天线定位解算单元对所有下边带信号和上边带信号分别进行相干检波和叠加处理得到下边带回波响应和上边带回波响应，如图3所示。基于双边带频率分集阵列雷达系统的目标定位方法，包括如下步骤：步骤1，N个阵元的调制信号生成器产生N个频率不同的正弦信号xn(t)，xn(t)＝cos(2πnΔft) n＝1，2…，N其中，Δf为偏置频率，t为时间。步骤2，N个阵元的双边带调制器分别对这N个调制信号进行与载波cos(2πf0t)相乘，得到N个双边带已调信号sn′(t)： s n ′ ( t ) = 1 2 c o s { 2 π ( f 0 - n Δ f ) t本文档来自技高网...

【技术保护点】
双边带频率分集阵列雷达系统，其特征在于：由N个呈等间距线性排列的阵元构成，其中N为正整数；每个阵元包括发射部分和接收部分；其中发射部分包括调制信号生成器、双边带调制器和发射天线；调制信号生成器的输出端与双边带调制器的输入端相连，双边带调制器的输出端连接发射天线；接收部分包括接收天线、滤波器组和定位解算单元；滤波器组由2个通过频率不同的窄带滤波器组成；接收天线同时连接这2个窄带滤波器的输入端，2个窄带滤波器的输出端同时与定位解算单元的输入端连接。

【技术特征摘要】
1.双边带频率分集阵列雷达系统，其特征在于：由N个呈等间距线性排列的阵元构成，其中N为正整数；每个阵元包括发射部分和接收部分；其中发射部分包括调制信号生成器、双边带调制器和发射天线；调制信号生成器的输出端与双边带调制器的输入端相连，双边带调制器的输出端连接发射天线；接收部分包括接收天线、滤波器组和定位解算单元；滤波器组由2个通过频率不同的窄带滤波器组成；接收天线同时连接这2个窄带滤波器的输入端，2个窄带滤波器的输出端同时与定位解算单元的输入端连接。2.根据权利要求1所述的双边带频率分集阵列雷达系统，其特征在于：每个阵元的双边带调制器主要由乘法器构成；乘法器的一个输入端与调制信号生成器连接，乘法器的另一个输入端接入载波信号。3.根据权利要求2所述的双边带频率分集阵列雷达系统，其特征在于：每个阵元的双边带调制器所接入的载波信号均相同。4.根据权利要求1所述的双边带频率分集阵列雷达系统，其特征在于：每个阵元的发射部分还进一步包括幅值归一化调整单元，该幅值归一化调整单元串接在双边带调制器和发射天线之间，即幅值归一化调整单元的输入端与双边带调制器的输出端连接，幅值归一化调整单元的输出端与发射天线连接。5.根据权利要求1所述的双边带频率分集阵列雷达系统，其特征在于：第n个阵元的2个窄带滤波器的通过频率分别为f0-nΔf和f0+nΔf；其中n＝1,2,…,N，N为阵元的个数，f0为阵列载波频率，Δf为偏置频率。6.基于权利要求1所述双边带频率分集阵列雷达系统的目标定位方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳缮，李晶晶，谢跃雷，晋良念，刘庆华，蒋俊正，廖可非，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45