调频连续波着陆雷达波束的地面入射角估计方法技术

本发明专利技术公开了一种调频连续波雷达波束地面入射角的估计方法，主要解决现有技术只能估计地面回波信号在天线上的入射角度，无法估计天线发射信号相对地面的入射角度的问题。其实现方案是：1、获得基于三角调制的调频连续波雷达分别在正、负调频周期的回波信号；2、分别对正调频和负调频回波信号进行解调频、FFT及非相参积累3、分别估计正、负调频阶段的噪声功率；4、分别估计正、负调频阶段回波包络的重心和回波包络的宽度5、计算回波重心对应的距离和回波宽度；6、利用回波宽度与回波重心对应距离的比值估计波束在地面的入射角。本发明专利技术能估计出雷达波束相对地面的入射角，可用于校正重心法估计出的波束重心，实现波束重心的无偏估计。

【技术实现步骤摘要】
调频连续波着陆雷达波束的地面入射角估计方法
本专利技术属于数据处理
，特别涉及一种调频连续波着陆雷达波束的地面入射角估计方法，可用于对雷达波束重心的校正。
技术介绍
随着雷达技术的迅速发展和对调频连续波雷达的深入研究，调频连续波雷达已广泛应用于测距、测速、气象预测等领域。调频连续波雷达具有距离分辨率高，不存在距离测量盲区，系统容易实现等优点。线性频率调制的调频连续波信号作为一种比较成熟的低截获概率信号，目前已受到广泛的研究和应用。而在实际应用中，由于雷达天线波束在地面等角度间隔的投影面积不同以及天线波束在地面的入射角不同，调频连续波雷达接收到的回波信号的能量并不是关于天线波束中心轴线对称的，用重心法估计得到的频谱中心频率并非天线波束中心对应的频率。为实现无偏估计，需要对重心估计的结果进行校正，而重心校正因子由波束在地面的入射角唯一确定。因此，如何估计出天线波束在地面的入射角具有重要的现实意义。现有的估计波束入射角的方法只能估计地面回波信号在天线上的入射角度，无法估计天线发射信号相对地面的入射角度。当调频连续波雷达运用于着陆器时，雷达接收到的面目标回波信号能量并不是关于天线波束中本文档来自技高网...

【技术保护点】
调频连续波着陆雷达波束的地面入射角估计方法，包括：(1)获取基于三角调制的调频连续波雷达分别在正、负调频周期的回波信号

【技术特征摘要】
1.调频连续波着陆雷达波束的地面入射角估计方法，包括：(1)获取基于三角调制的调频连续波雷达分别在正、负调频周期的回波信号和(2)设共有N个调频周期，每个调频周期有M个采样点，对正、负调频周期的回波信号分别进行解调频处理并排列，得到正、负调频周期的差频信号二维矩阵：s+[tr(m),ta(n)]、s-[tr(m),ta(n)]，其中tr(m)表示调频周期内第m个采样点的采样时间，ta(n)表示第n个调频周期的起始时间，m＝1、2、····、M,n＝1、2、····、N；(3)分别对正、负调频周期的回波信号二维矩阵进行FFT处理和非相参积累，得到正、负调频周期差频信号频谱s'+[fr(m)]、s'-[fr(m)]：3a)对正、负调频周期的回波信号二维矩阵进行距离维和方位维的FFT处理，得到正、负调频周期差频信号频谱s+[fr(m),fa(n)]、s-[fr(m),fa(n)]，其中fr(m)表示距离维第m个采样点对应的频率，fa(n)表示方位维第n个调频周期对应的频率；3b)分别对经过FFT处理后得到的正、负调频周期差频信号频谱进行非相参积累，积累的个数为调频周期数，得到非相参积累后的差频信号频谱s'+[fr(m)]、s'-[fr(m)]为：其中，N为调频周期数；(4)分别估计正、负调频阶段差频信号频谱s'+[fr(m)]、s'-[fr(m)]的噪声功率P1和P2：4a)在正调频周期差频频谱s'+[fr(m)]的峰值两端各取Np个采样点，进行一次重心估计，得出正频率回波包络的重心和回波包络的宽度4b)取所在位置左侧的Np个采样点估计正调频阶段噪声功率P1；4c)在负调频周期差频频谱s'-[fr(m)]的峰值两端各取Np个采样点，进行一次重心估计，得出负频率回波包络的重心和回波包络的宽度4d)取所在位置右侧的Np个采样点估计噪声功率P2；(5)利用正、负调频阶段的噪声功率P1和P2，分别计算正、负调频阶段的回波包络重心和回波包络宽度5a)利用重心法，分别以为中心、为新窗口宽度，在窗口内重新计算正频率的回波包络重心和回波包络宽度5b)利用重心法,分别以为中心、为新窗口宽度，在窗口内重新计算负频率的回波包络重心和回波包络宽度(6)利用正、负调频阶段的回波包络重心和回波包络宽度计算回波重心对应的距离和回波包络宽度(7)计算回波包络宽度与回波重心对应距离的比值利用比值估计天线波束在地面的入射角其中，α(θ)为在不同入射角条件下已知理论比值。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1)中正、负调频周期的回波信号和分别表示如下：其中，Et为雷达发射信号的幅度，f0为中心频率，μ为调制斜率，为随机初相位，τ为回波延时，R(t)为目标到雷达的距离，G为天线功率增益，λ为波长，σ为雷达截面积，t为时间，j为虚数单位。3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(3a)中分别对正、负调频周期的差频信号二维矩阵进行距离维和方位维的FFT处理，得到正、负调频周期差频信号频谱s+[fr(m),fa(n)]、s-[fr(m),fa(n)]，按如下步骤进行：(3a1)对正、负调频周期差频信号进行距离维的FFT处理，得到距离维差频频谱s+[fr(m),ta(n)]、s-[fr(m),ta(n)]：(3a2)对得到的距离维差频频谱进行方位维的FFT处理，得到正、负调频周期差频信号频谱s+[fr(m),fa(n)]、s-[fr(m),fa(n)]：4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤4a)中计算正频率回波包络的重心和回波包络的宽度按如下公式进行：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘楠，郭凯斯，杨冬凡，寻少伟，张林让，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61