本发明专利技术涉及一种分布式阵列相参合成雷达发射相参参数校准方法，包括调整单元雷达阵面一致，单元雷达阵面参考点粗定位，计算满足方向增益要求的定位精度范围，根据粗定位精度选择合适的定位估计精度，通过优化算法估计各单元雷达定位误差，最后利用估计值校准加权形成发射波束，流程如图1所示。该方法适用于分布式阵列相参合成雷达在单元雷达密集分布而测量定位精度不够时，用软件方法进行阵列流形修正，校准发射相参参数，最终实现发射波束形成。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于分布式阵列相参合成雷达
，具体涉及一种分布式阵列相参合 成雷达发射相参参数校准方法。
技术介绍
2006年，美国林肯实验室的S. Coutts等人在文献（S. Coutts, Distributed Coherent Aperture Measurements for Next Generation BMD Radar，IEEE Workshop on Sensor Array and Multichannel Signal Processing)提出将分布式阵列相参合成雷达作 为下一代弹道导弹防御雷达的发展方向，并分别于2004年在空军研究工作实验室（AFRL) Ipswich天线研究设备和于2005年在白沙导弹靶场（WSMR)使用宽带MMO分布式孔径测试 系统成功地进行了宽带分布式相参孔径的测试和验证。 分布式阵列相参合成雷达的基本特点是能够通过多部较小的单元雷达联合工作， 实现信号级相参合成，从而获得与大雷达相当的增益和威力，同时具备相对大雷达更加快 速的机动部署能力。为了实现收发全相参，形成发射波束，必然要求对各单元雷达发射信号 的距离（延时）和相位进行精确校准。文献（史仁杰，新一代弹道导弹防御雷达--分布 式相参合成孔径相控阵雷达，第十二届全国雷达学术年会论文集，2012,1043-1049)提到 距离校准要求精确到距离分辨单元的百分之几，而相位校准要求精确到雷达中心波长的百 分之几。由于单元雷达可以分布在上百米的范围内，依赖精确的测量定位手段进行校准，每 次部署都要重新校准，费时费力而且不易实现；多站架设位置误差会引起发射波束畸变，导 致方向性增益达不到威力要求，因此发射相参参数的精确校准成为实现分布式阵列发射相 参合成（即发射波束形成）的主要技术难题。 对于单元雷达分布范围较大的典型分布式雷达系统，校准后形成的发射波束波束 宽度可能很窄，要求相参参数校准具有一定的实时性。文献（曹哲，分布式阵列相参合成 雷达技术研究与试验，现代防御技术，2012,40 (4)，1-11)提到一种在相参积累之前利用单 元雷达发射正交波形建立平滑和稳定的目标宽带跟踪，实时估计并预报下一组脉冲相参参 数进行校准的方法。该方法实现了相参参数的实时校准，而且不需要对单元雷达进行定位， 校准的精度取决于跟踪目标的精度；但是由于目标是运动的，而且可能形状复杂，甚至电波 传播介质的不均匀性导致很难建立目标的宽带平稳跟踪。对于单元雷达密集分布的阵列相 参合成雷达，对相参参数校准的实时性要求不高，避开了典型分布式雷达系统相参参数实 时估计和补偿的技术难题，仅需要对相位进行校准，但是依然存在定位精度不够导致相位 校准误差并引起发射波束畸变的问题。
技术实现思路
要解决的技术问题 为了解决单元雷达密集分布的分布式阵列相参合成雷达的发射波束形成问题，本 专利技术提出。该方法包括调整单元雷达 阵面一致，单元雷达阵面参考点粗定位，计算满足方向增益要求的定位精度范围，根据粗定 位精度选择合适的定位估计精度，通过优化算法估计各单元雷达定位误差，最后利用估计 值校准加权形成发射波束，流程如图1所示。该方法适用于分布式阵列相参合成雷达在单 元雷达密集分布而测量定位精度不够时，用软件方法进行阵列流形修正，校准发射相参参 数，最终实现发射波束形成。 技术方案 -种分布式阵列相参合成雷达发射相参参数校准方法：在雷达各站（单元雷达， 共N个）部署架设时，通过调整保证各站阵面一致，以其中一站作为参考，通过测量定位手 段，获得各发射站阵面参考点的空间坐标（X' n，y' n，z' n)(n=l，2,…，N-1)，将测量定 位误差控制在（±6' x，n，土 S' yn，± S' zn)，计算满足方向增益要求的定位精度范围， 选择合适的定位估计精度（± S x，土 S y，± S z)，根据所选定位精度对定位误差进行量化， 并通过优化算法估计各站定位误差(么，4^,笔,），利用估计位置(4,5;4,)进行相位校准 加权，最终形成发射波束，实现框图如图2所示。 具体步骤如下： 步骤1 :调整N个雷达站的阵面一致，以其中一站作为参考站，空间坐标为 (〇, 〇, 〇)，其余各站阵面参考点的实际空间坐标为（Xn，yn，Zn)，构成一个坐标系，使各站在远 场具有相同的发射波束/Ift弘4，％)，其中是俯仰角，是方位角，9〇和％分别表示 扫描方向的俯仰角和方位角，eQ，科<-904,9(T)，n= 1，2,…，N-I ; 步骤2:通过测量定位获得其余各站相对于参考站的坐标为（X' n，y' n，z' n)，根 据下式： (x' n，y' n，z' n) = (xn+Axn，yn+Ayn，zn+A Zn) 得到定位误差为（AXn，Ayn，Azn), Axn G [-S ，xn，S ，x，J， A yn G [- 6 ' y；n, 6 ' y， n], Azn G [-S ' z n, S ' z，n]，n = 1，2, ...，N_l， (± P x,n，土 S ' y,n，± S ' z,n)为粗定位精度； 步骤3 :按照测量定位值对各站发射信号加权： 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分布式阵列相参合成雷达发射相参参数校准方法，其特征在于步骤如下：步骤1：调整N个雷达站的阵面一致，以其中一站作为参考站，空间坐标为(0,0,0)，其余各站阵面参考点的实际空间坐标为(xn,yn,zn)，构成一个坐标系，使各站在远场具有相同的发射波束其中：θ是俯仰角，是方位角，θ0和分别表示扫描方向的俯仰角和方位角，n＝1,2,…,N‑1；步骤2：通过测量定位获得其余各站相对于参考站的坐标为(x′n,y′n,z′n)，根据下式：(x′n,y′n,z′n)＝(xn+Δxn,yn+Δyn,zn+Δzn)得到定位误差为(Δxn,Δyn,Δzn)，Δxn∈[‑δ′x，n,δ′x,n]，Δyn∈[‑δ′y,n,δ′y,n]，Δzn∈[‑δ′z,n,δ′z,n]，n＝1,2,…,N‑1，(±δ′x,n,±δ′y,n,±δ′z,n)为粗定位精度；步骤3：按照测量定位值对各站发射信号加权：其中：n＝1,2,…,N‑1，w0＝1；加权后形成方向图为：在方向增益损失：Ls=Gs0-Gs0′=-20lg[|1+Σn=1N-1E(ej2πΔdnλ)|/N]]]>其中：Gs0＝20lg(N|F0|)，Δxn服从[‑δx,δx]范围的均匀分布，Δyn服从[‑δy,δy]范围的均匀分布，Δzn服从[‑δz,δz]范围的均匀分布，且Δxn、Δyn、Δzn三者相互独立；保证在方向增益损失不超过L0的前提下，定位估计精度δx,δy,δz满足下式：步骤4：根据定位估计精度δx,δy,δz计算定位误差(Δxn,Δyn,Δzn)，其中n＝1,2,…,N‑1：Δxn=2kx,nδx+ox,n,kx,n=0,±1,...,±Kx,nΔyn=2ky,nδy+oy,n,ky,n=0,±1,...,±Ky,nΔzn=2kz,nδz+oz,n,kz,n=0,±1,...,±Kz,n]]>其中，ox,n∈[‑δx,δx]；oy,n∈[‑δy,δy]；oz,n∈[‑δz,δz]；表示不小于·的最小整数；对定位误差进行量化估计：Δx^n=2kx,nδx,kx,n=0,±1,...,±Kx,nΔy^n=2ky,nδy,ky,n=0,±1,...,±Ky,nΔz^n=2kz,nδz,kz,n=0,±1,...,±Kz,n]]>其中，定位估计精度δx,δy,δz由下式确定：步骤5：按照定位误差量化估计值对各站发射信号进行加权：其中，n＝1,2,…,N‑1，w0＝1；在信号通过天线辐射后，利用接收装置获得远场方向的信号，记为S：其中s表示接收到的(0,0,0)站参考单元发射的信号，采用穷举法或遗传算法搜索使接收信号S最大的定位误差的估计值步骤6：利用定位误差的估计值计算各站位置估计值：(x^n,0,y^n,0,z^n,0)=(xn′-Δx^n,0,yn′-Δy^n,0,zn′-Δz^n,0)]]>利用估计位置值进行相位校准加权：...
【技术特征摘要】
1. 一种分布式阵列相参合成雷达发射相参参数校准方法，其特征在于步骤如下： 步骤1 :调整N个雷达站的阵面一致，以其中一站作为参考站，空间坐标为（0, 0, 0)，其 余各站阵面参考点的实际空间坐标为（xn，yn，zn)，构成一个坐标系，使各站在远场具有相同 的发射波束系4爲），其中：9是俯仰角，釋是方位角，0。和魏分别表示扫描方向的俯 仰角和方位角，私90 + ,90 )，n = 1，2, ...，N-1 ; 步骤2:通过测量定位获得其余各站相对于参考站的坐标为（X' n，y' n，z' n)，根据下 式： (X' n，y' n，Z ' n) = (χη+Λ xn，yn+Ayn, ζη+Λ Zn) 得到定位误差为（Δχη, Ayn, Δζη)，Δχη e [-δ ' δ ' χ，η]， Δ yn e [-δ ' y；n, δ ' y，n], Δζη e [-δ ' ζη, δ ' ζ，η]，η = 1，2,…，Ν-1， (土 δ ' χ,η，土 δ ' y,n，土 δ ' ζ,η)为粗定位精度； 步骤3 :按照测量定位值对各站发射信号加权：其中：η = 1，2, ...，Ν-1，w。= 1 ; 加权后形成方向图为：在(贫,肩I)方向增益损失：Λ Xn服从[-Sx, δ J范围的均匀分布，Ayn服从[-Sy，Sy]范围的均匀分布，Az 1Jg 从[-Sz, δζ]范围的均匀分布，且Λχη、Ayn、厶\三者相互独立；保证在柯肩,...
【专利技术属性】
技术研发人员：游俊，黄志忠，强勇，李万玉，肖开健，习远望，肖秋，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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