一种基于天线方向图信息的地面运动目标定位方法技术

本发明专利技术涉及一种基于天线方向图信息的地面运动目标定位方法，该方法包括：(1)求取距离脉压后的和通道数据和距离脉压后的差通道数据；(2)求出实际情况下天线波束宽度内的和、差测角曲线；(3)计算出理想情况下的和、差天线方向图，并求出理想情况下天线波束宽度内的和、差测角曲线；(4)计算实际的和、差测角曲线与理想的和、差测角曲线的相位误差；(5)对实际测角曲线进行相位误差补偿，求出经过相位补偿后的改进的测角曲线；(6)求出目标相对于波束中心的角度偏移量；(7)求出目标在空间的真实几何位置，实现对检测到的所有点目标的精确定位。通过本发明专利技术大大地提高了位置精度，测试效果更加稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达
，特别涉及一种基于天线方向图信息的地面运动目标定位方法。
技术介绍
机载雷达通过发射大的时宽带宽积信号来提高距离向分辨率，利用载机平台与地面目标的相对运动而引起的多普勒频移来提高方位向分辨率，合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)作为一种对地观测的重要传感器系统，具有全天候、全天时、高分辨的特点，通过与地面动目标检测(GroundMovingTargetIndication,GMTI)相结合的SAR-GMTI技术，可以很好的实现对地面静止场景和感兴趣的运动目标的检测，然后，当雷达工作在SAR-GMTI模式时，雷达波束通常是固定不动的，当目标脱离雷达波束视线时，雷达很难做到对感兴趣目标的实时跟踪，为了实现对感兴趣的运动目标的多视角检测与跟踪，国内外学者提出了Scan-GMTI技术，即将雷达波束工作在扫描模式下，通过一个窄波束对360°空域进行扫描，并在各个视角下分别进行成像与动目标检测，通过多视角的成像与检测提高对地面运动目标的检测能力。由于载机平台的运动，地面杂波谱会产生展宽，因此需要采用沿航迹干涉(AlongTrackInterferometry,ATI)，相位中心偏置天线(DisplacedPhaseCenterAntenna,DPCA)，空时自适应处理(Space-TimeAdaptiveProcessing,STAP)及其降维形式进行杂波抑制，杂波抑制完成之后，就需要对目标进行定位，由于天线加工工艺，天线阵元位置以及通道特性的影响，各个接收通道之间的幅相特性并不是完全一致的，引起运动目标定位精度的大幅度下降，对后期的对地精确打击造成了很大影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：由于天线加工工艺，天线阵元位置以及通道之间的幅相特性并不是完全一致的影响，从而引起运动目标定位精度的大幅度下降。为解决上面的技术问题，本专利技术提供了一种基于天线方向图信息的地面运动目标定位方法，该方法步骤包括如下：S1，对机载雷达的原始回波信号的和通道数据、差通道数据分别进行距离向的脉冲压缩和距离走动校正处理，得到距离脉压后的和通道数据、距离脉压后的差通道数据；S2，根据实际的雷达系统参数对和、差通道的天线方向图进行建模，得到理想情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K；S3，将微波暗室实测得到的和通道数据SΣ以及微波暗室实测得到差通道数据SΔ进行和、差测角，得到实际情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K'；S4，根据实际的和、差测角曲线K'与理想的和、差测角曲线K利用最小二乘准则计算出相位误差S5，根据相位误差求出最小二乘相位补偿因子对实际情况下的和、差通道的测角曲线乘以相位补偿因子得到相位误差补偿后在天线波束宽度内的改进测角曲线S6，对和通道数据中的数据进行单元恒虚警检测，对经过恒虚警检测后的和通道数据与步骤S1中的距离脉压后的差通道数据进行相位补偿，然后利用S5中改进的测角曲线K”对检测后的和通道目标数据以及与和通道目标数据相对应的差通道目标数据进行和、差测角，求出目标相对于波束中心的角度偏移量；S7，依据S6中的角度偏移量以及目标当时所在的波束中心角，求出目标在空间的真实几何位置，实现对检测到的所有点目标的精确定位。本专利技术的有益效果：通过这样的方法，天线阵元位置以及通道之间的幅相特性能够调节到完全一致的水平，从而使得运动目标定位精度的大幅度提升。进一步，所述的S2的测角曲线K和所述的S3中的测角曲线K'均是在天线波束宽度内测得的。进一步，步骤S2中，所述理想情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K，其表达式为：其中，j是虚数单位，θi表示天线波束在第i个波束指向的波束中心角，D表示天线孔径长度，λ为天线波长，δθ为相对于波束中心的角度偏移量。进一步，步骤S3中，所述实际情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K'，其表达式为：其中，其中A1和A2分别表示通道1和通道2的幅度误差，和表示通道1和通道2的相位误差，和分别表示由于通道失配所引起的和通道信号与差通道信号，j是虚数单位。进一步，步骤S4中，所述实际的天线方向图与理想的天线方向图的相位误差角采用最小二乘准则求得，并且满足如下约束关系式进一步，步骤S5中，所述对实际测角曲线进行补偿，得到在天线波束宽度内的改进测角曲线K”，即其中D表示天线孔径长度，λ为天线波长,j是虚数单位。有益效果：利用了实际方向图与理想方向图之间的相位差异，拟合出实际天线方向图的鉴角曲线，利用相位差异对机载雷达的回波数据进行补偿，通过实际的鉴角曲线对前视场景进行单脉冲测角，得到的实测测试位置更加稳健，位置更精确。进一步，步骤S6中，具体为设检测出的目标所在的和、差通道数据分别为与TΔ,l(m,n)，其中m表示第m个距离单元，m为(1、2、3、…、m、…、M)，n表示第n个脉冲单元，n为(1、2、3、…、n、…N)，l表示第l个目标，l为(1、2、3、…、l、…、L)，对恒虚警检测到的第l个目标乘以相位补偿因子进行相位补偿，然后采用改进的测角曲线K”对恒虚警检测到的目标进行采用和、差测角，得到第l个目标相对于第i个波束中心角θi的偏离量δθl。进一步，所述第l个点目标在m个距离单元第n个脉冲，其相对于主波束的角度偏离量为δθl，δθl采用下式求解：D表示天线孔径长度，λ为天线波长，atan(·)表示求反正切值，imag(·)表示求虚部运算。其中θi表示第i个波束中心。进一步，所述的S7，具体为该点目标在空间的真实位置θl＝θi+δθl，其中θi表示第i个波束中心，θl是表示目标l点的位置。进一步，所述S7还包括：对S6中检测到的L个点目标采用改进的测角曲线K”进行测角，求得点目标在空间的真实位置θl＝θi+δθl，直至第i个波束内的所有L个目标处理完毕，i为(1、2、3、…、i、…、I)，对I个波束内的所有目标进行目标的检测与定位，直至所有的波束处理完毕。附图说明图1是本专利技术的地面运动目标定位方法流程图；图2是传统方法的单脉冲测角曲线示意图；图3是本专利技术方法的单脉冲测角曲线示意图；图4是传统方法的动目标定位结果示意图；图5是本专利技术方法的动目标定位结果示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例如附图1所示的，一种基于天线方向图信息的地面运动目标定位方法，该方法步骤包括如下：S1，对机载雷达的原始回波信号的和通道数据、差通道数据分别进行距离向的脉冲压缩和距离走动校正处理，得到距离脉压后的和通道数据、距离脉压后的差通道数据；S2，根据实际的雷达系统参数对和、差通道的天线方向图进行建模，得到理想情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K；理想情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K，其表达式为：其中，θi表示天线波束在第i个波束指向的波束中心角，D表示天线孔径长度，λ为天线波长，δθ为相对于波束中心的角度偏移量，j是虚数单位。S3，将微波暗室实测得到的和通道数据SΣ以及微波暗室实测得到差通道数据SΔ进行和、差测角，得到实际情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K'；实际情况下的和、差测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于天线方向图信息的地面运动目标定位方法，其特征在于,该方法包括如下步骤：S1，对机载雷达的原始回波信号的和通道数据、差通道数据分别进行距离向的脉冲压缩和距离走动校正处理，得到脉冲压缩和距离走动校正后的和通道数据、差通道数据；S2，根据实际的雷达系统参数对和、差通道的天线方向图进行建模，得到理想情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K；S3，将微波暗室实测得到的和通道数据SΣ以及微波暗室实测得到差通道数据SΔ进行和、差测角，得到实际情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K'；S4，根据实际的和、差测角曲线K'与理想的和、差测角曲线K，利用最小二乘准则计算出相位误差S5，根据相位误差求出最小二乘相位补偿因子令实际情况下的和、差通道的测角曲线乘以相位补偿因子得到相位误差补偿后在天线波束宽度内的改进测角曲线S6，对和通道数据中的数据进行单元恒虚警检测，检测出目标，利用相位补偿因子对检测后的和通道目标数据以及与和通道目标数据相对应的差通道目标数据进行相位补偿，然后利用S5中改进的测角曲线K”对检测后的和通道目标数据以及与和通道目标数据相对应的差通道目标数据进行和、差测角，求出目标相对于波束中心的角度偏移量；S7，依据S6中的角度偏移量以及目标当时所在的波束中心角，求出目标在空间的真实几何位置，实现对检测到的所有点目标的精确定位。...

【技术特征摘要】
1.一种基于天线方向图信息的地面运动目标定位方法，其特征在于,该方法包括如下步骤：S1，对机载雷达的原始回波信号的和通道数据、差通道数据分别进行距离向的脉冲压缩和距离走动校正处理，得到脉冲压缩和距离走动校正后的和通道数据、差通道数据；S2，根据实际的雷达系统参数对和、差通道的天线方向图进行建模，得到理想情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K；S3，将微波暗室实测得到的和通道数据SΣ以及微波暗室实测得到差通道数据SΔ进行和、差测角，得到实际情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K'；S4，根据实际的和、差测角曲线K'与理想的和、差测角曲线K，利用最小二乘准则计算出相位误差S5，根据相位误差求出最小二乘相位补偿因子令实际情况下的和、差通道的测角曲线乘以相位补偿因子得到相位误差补偿后在天线波束宽度内的改进测角曲线S6，对和通道数据中的数据进行单元恒虚警检测，检测出目标，利用相位补偿因子对检测后的和通道目标数据以及与和通道目标数据相对应的差通道目标数据进行相位补偿，然后利用S5中改进的测角曲线K”对检测后的和通道目标数据以及与和通道目标数据相对应的差通道目标数据进行和、差测角，求出目标相对于波束中心的角度偏移量；S7，依据S6中的角度偏移量以及目标当时所在的波束中心角，求出目标在空间的真实几何位置，实现对检测到的所有点目标的精确定位。2.根据权利要求1所述的一种基于天线方向图信息的地面运动目标定位方法，其特征在于，步骤S2中，所述理想情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K，其表达式为：K=SΔSΣ=-jtan(πDcosθiλδθ)]]>其中，j是虚数单位，θi表示天线波束在第i个波束指向的波束中心角，D表示天线孔径长度，λ为天线波长，δθ为相对于波束中心的角度偏移量。3.根据权利要求1所述的一种基于天线方向图信息的地面运动目标定位方法，其特征在于，步骤S3中，所述实际情况下的和、差测角曲线在天线波束宽度内的测角曲线K'，其表达式为：其中，其中A1和A2分别表示通道1和通道2的幅度误差，和表示通道1和通道2的相位误差，和分别表示由于通道失配所引起的和通道信号与差通道信号，θi是S2中所指的第i个波束指向的波束中心角，j是虚数单位。4.根据权利要求1所述的一种基于天线方向图信息的地面运动目标定位方法，其特征在于，步骤S4...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪猛，鲁耀兵，穆贺强，易晓丽，刘京，
申请(专利权)人：北京无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11