一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法技术

本发明专利技术公开了一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，其主要思路为：确定平面阵，所述平面阵检测范围内存在目标，将平面阵划分为L1×L2维子阵矩阵，所述L1×L2维子阵矩阵包括L1×L2个子阵；对所述L1×L2维子阵矩阵进行划分，得到top子阵、bottom子阵、left子阵和right子阵；分别计算top子阵最优权和left子阵最优权，进而分别计算得到top子阵输出结果、bottom子阵输出结果、left子阵输出结果和right子阵输出结果；根据top子阵输出结果、bottom子阵输出结果、left子阵输出结果和right子阵输出结果，计算top子阵和bottom子阵之间的相位差和left子阵和right子阵之间的相位差；进而计算得到目标俯仰角和目标方位角，所述目标俯仰角和目标方位角为一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角结果。

A reduced dimension subarray phase tracking angle measurement method for resisting main lobe interference

The invention discloses a method of reducing dimension subarray ratio phase tracking angle measurement for resisting main lobe interference. The main idea is to determine a planar array, where there are targets in the detection range of the planar array, divide the planar array into L1*L2 dimension subarray matrix, the L1*L2 dimension subarray matrix includes L1*L2 subarray, and for the L1*L2 dimension subarray matrix. The top sub-array, the bottom sub-array, the left sub-array and the right sub-array are partitioned, and the top sub-array optimal weight and the left sub-array optimal weight are calculated respectively, then the top sub-array output results, the bottom sub-array output results, the left sub-array output results and the right sub-array output results are calculated respectively. The phase difference between the top subarray and the bottom subarray and the phase difference between the left subarray and the right subarray are calculated by the output results, the left subarray output results and the right subarray output results. Array comparison phase tracking angle measurement results.

【技术实现步骤摘要】
一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法
本专利技术属于雷达阵列信号处理
，特别涉及一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，适用于实际工程应用。
技术介绍
大型相控阵列雷达，具有增益高、覆盖距离远、分辨率高、多目标跟踪等优点，而被广泛应用于目标跟踪测向；但同时，由于阵元数目大，直接实现自适应波束形成，不仅硬件成本高、实现复杂，而且由于计算量大而无法满足雷达对实时性的要求，因此需要进行降维处理。由于和差跟踪测向算法复杂度低，方便在硬件上实施，目前大型相控阵雷达常用和差跟踪的方法，来进行目标跟踪，在干扰环境下，通常需要采用自适应波束形成技术，来对干扰进行抑制，但是当干扰位于主瓣内时，自适应产生的凹口将会使方向图的主波束产生畸变，而和差跟踪测向算法性能又严重依赖于方向图的波束形状，因此在含有主瓣干扰时，普通的和差跟踪测向算法效果不好；为了解决含有主瓣干扰时方向图畸变而导致的跟踪精度下降的问题，需要进行主瓣保形，但这增加了算法复杂度。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提出一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，该种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法能够有效抑制主瓣干扰，具有良好的跟踪测向性能，算法实现简单，并且结合降维技术，降低了运算复杂度，便于在硬件上实施。本专利技术的基本思路：确定平面阵，所述平面阵检测范围内存在目标，将平面阵划分为L1×L2维子阵矩阵，所述L1×L2维子阵矩阵包括L1×L2个子阵；对所述L1×L2维子阵矩阵进行划分，得到top子阵、bottom子阵、left子阵和right子阵；分别计算top子阵最优权和left子阵最优权，进而分别计算得到top子阵输出结果、bottom子阵输出结果、left子阵输出结果和right子阵输出结果；根据top子阵输出结果、bottom子阵输出结果、left子阵输出结果和right子阵输出结果，计算top子阵和bottom子阵之间的相位差和left子阵和right子阵之间的相位差；进而计算得到目标俯仰角和目标方位角，所述目标俯仰角和目标方位角为一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角结果。为达到上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，包括以下步骤：步骤1，确定平面阵，所述平面阵检测范围内存在目标，且所述平面阵包括Q个阵元，将平面阵划分为L1×L2维子阵矩阵，所述L1×L2维子阵矩阵包括L1×L2个子阵；其中，Q、L1和L2分别为大于0的正整数；步骤2，对所述L1×L2维子阵矩阵进行划分，得到top子阵、bottom子阵、left子阵和right子阵；步骤3，分别计算top子阵最优权和left子阵最优权，进而分别计算得到top子阵输出结果、bottom子阵输出结果、left子阵输出结果和right子阵输出结果；步骤4，根据top子阵输出结果、bottom子阵输出结果、left子阵输出结果和right子阵输出结果，计算得到top子阵和bottom子阵之间的相位差和left子阵和right子阵之间的相位差；步骤5，根据top子阵和bottom子阵之间的相位差和left子阵和right子阵之间的相位差，计算得到目标俯仰角和目标方位角，所述目标俯仰角和目标方位角为一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角结果。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：第一，在主瓣干扰存在的情况下，以及主瓣干扰和旁瓣干扰同时存在时，本专利技术也能够准确的跟踪目标。第二，本专利技术结合降维技术和二维单基线相位干涉仪测角算法，跟踪测角精度高，同时实现简单，更有利于工程实现。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1为本专利技术的一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法流程图；图2为本专利技术平面阵阵元排布示意图；图3为平面阵划分后得到的L1×L2个子阵示意图；图4为本专利技术划分的top子阵和bottom子阵示意图；图5为本专利技术划分的left子阵和right子阵示意图；图6为平面阵列信号模型坐标系示意图；图7为只有主瓣干扰存在，干噪比INR＝40dB，俯仰角和方位角跟踪测角误差随信噪比变化曲线图；图8为只有主瓣干扰存在，信噪比SNR＝0dB，俯仰角和方位角跟踪测角误差随干噪比变化曲线图；图9为主瓣干扰和旁瓣干扰同时存在，干噪比INR＝40dB，俯仰角和方位角跟踪测角误差随信噪比变化曲线图；图10为含有主瓣干扰，干噪比INR＝40dB，比相方法和和差四通道方法俯仰角、方位角跟踪测角误差随信噪比变化曲线图。具体实施方式参照图1，为本专利技术的一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法流程图；其中所述用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，包括以下步骤：一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，所述方法在在含有主瓣干扰时，以及主瓣干扰和旁瓣干扰同时存在时，也能实现对目标的准确跟踪。如图1流程图所示，所述方法包括如下步骤：步骤1，对平面阵阵元进行均匀子阵划分；确定平面阵，所述平面阵检测范围内存在目标，且所述平面阵水平方向为x轴方向，竖直方向为y轴方向，x轴方向和y轴方向交点是坐标原点；并且所述平面阵包括Q个阵元，Q＝M×N，M为平面阵水平方向阵元个数，N为平面阵竖直方向阵元个数，均匀面阵分布如图2所示。设定平面阵检测范围内存在空间远场，空间远场向平面阵入射信号的波长为λ；将平面阵包括的Q个阵元以x轴方向间距dx、y轴方向间距dy等间隔放置后，采用均匀子阵划分方法将平面阵划分为L1×L2维子阵矩阵，所述L1×L2维子阵矩阵包括L1×L2个子阵，每个子阵至少包括一个阵元；其中，Q、M、N、L1和L2分别为大于0的正整数；划分后得到的L1×L2个子阵示意图如图3所示。步骤2.将L1×L2维子阵矩阵划分成4个部分。将所述L1×L2维子阵矩阵分成4个部分，具体过程如下：如图4所示，将L1×L2维子阵矩阵中第1行到第L1/2行、第1列到第L2列划分为top子阵，将L1×L2维子阵矩阵中第L1/2+1行到第L1行、第1列到第L2列划分为bottom子阵。如图5所示，将L1×L2维子阵矩阵中第1行到第L1行、第1列到第L2/2列划分为left子阵，将L1×L2维子阵矩阵中第1行到第L1行、第L2/2+1列到第L2列划分成right子阵。步骤3.使用线性约束最小方差(LCMV)准则进行子阵级自适应抗干扰，计算最优权。(3.1)建立平面阵列信号模型。设定平面阵检测范围内存在空间远场，并设定该空间远场包括1+P个信源，所述1+P个信源为1个期望信号和P个窄带干扰，1个期望信号和P个窄带干扰入射到平面阵，空间远场向平面阵入射信号的波长为λ，所述信号为1个期望信号和P个窄带干扰；P为大于0的正整数。1个期望信号到达角度为第k个窄带干扰到达角度为θ0为1个期望信号俯仰角，θk表示第k个窄带干扰俯仰角，为1个期望信号方位角，为第k个窄带干扰方位角；1个期望信号、P个窄带干扰均与噪声独立不相关，如图6所示。采用如图6所示的平面阵列信号模型坐标系，得到窄带条件下t时刻Q个阵元接收的快拍数据x(t)：其中，k'＝0,1,2,…,P，a(θk',φk')表示第k'个信源的导向矢量，表示1个期望信号的导向矢量，表示第k个窄带干扰的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，确定平面阵，所述平面阵检测范围内存在目标，且所述平面阵包括Q个阵元，将平面阵划分为L1×L2维子阵矩阵，所述L1×L2维子阵矩阵包括L1×L2个子阵；其中，Q、L1和L2分别为大于0的正整数；步骤2，对所述L1×L2维子阵矩阵进行划分，得到top子阵、bottom子阵、left子阵和right子阵；步骤3，分别计算top子阵最优权和left子阵最优权，进而分别计算得到top子阵输出结果、bottom子阵输出结果、left子阵输出结果和right子阵输出结果；步骤4，根据top子阵输出结果、bottom子阵输出结果、left子阵输出结果和right子阵输出结果，计算得到top子阵和bottom子阵之间的相位差和left子阵和right子阵之间的相位差；步骤5，根据top子阵和bottom子阵之间的相位差和left子阵和right子阵之间的相位差，计算得到目标俯仰角和目标方位角，所述目标俯仰角和目标方位角为一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角结果。

【技术特征摘要】
1.一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，确定平面阵，所述平面阵检测范围内存在目标，且所述平面阵包括Q个阵元，将平面阵划分为L1×L2维子阵矩阵，所述L1×L2维子阵矩阵包括L1×L2个子阵；其中，Q、L1和L2分别为大于0的正整数；步骤2，对所述L1×L2维子阵矩阵进行划分，得到top子阵、bottom子阵、left子阵和right子阵；步骤3，分别计算top子阵最优权和left子阵最优权，进而分别计算得到top子阵输出结果、bottom子阵输出结果、left子阵输出结果和right子阵输出结果；步骤4，根据top子阵输出结果、bottom子阵输出结果、left子阵输出结果和right子阵输出结果，计算得到top子阵和bottom子阵之间的相位差和left子阵和right子阵之间的相位差；步骤5，根据top子阵和bottom子阵之间的相位差和left子阵和right子阵之间的相位差，计算得到目标俯仰角和目标方位角，所述目标俯仰角和目标方位角为一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角结果。2.如权利要求1所述的一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，其特征在于，在步骤1中，所述L1×L2维子阵矩阵，其得到过程为：设定平面阵检测范围内存在空间远场，空间远场向平面阵入射信号的波长为λ；所述平面阵水平方向为x轴方向，竖直方向为y轴方向，x轴方向和y轴方向交点是坐标原点；将平面阵包括的Q个阵元以x轴方向间距dx、y轴方向间距dy等间隔放置后，采用均匀子阵划分方法将平面阵划分为L1×L2维子阵矩阵，所述L1×L2维子阵矩阵包括L1×L2个子阵，每个子阵至少包括一个阵元；其中，3.如权利要求1所述的一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，其特征在于，在步骤2中，所述top子阵、bottom子阵、left子阵和right子阵，其得到过程为：将L1×L2维子阵矩阵中第1行到第L1/2行、第1列到第L2列划分为top子阵，将L1×L2维子阵矩阵中第L1/2+1行到第L1行、第1列到第L2列划分为bottom子阵；将L1×L2维子阵矩阵中第1行到第L1行、第1列到第L2/2列划分为left子阵，将L1×L2维子阵矩阵中第1行到第L1行、第L2/2+1列到第L2列划分成right子阵。4.如权利要求1所述的一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法，其特征在于，步骤3的子步骤为：(3.1)建立平面阵列信号模型：设定平面阵检测范围内存在空间远场，并设定该空间远场包括1+P个信源，所述1+P个信源为1个期望信号和P个窄带干扰，1个期望信号和P个窄带干扰入射到平面阵，空间远场向平面阵入射信号的波长为λ，所述信号为1个期望信号和P个窄带干扰；P为大于0的正整数；其中，1个期望信号到达角度为第k个窄带干扰到达角度为k＝1,2,…,P，θ0为1个期望信号俯仰角，θk表示第k个窄带干扰俯仰角，为1个期望信号方位角，为第k个窄带干扰方位角；计算得到窄带条件下t时刻Q个阵元接收的快拍数据x(t)：其中，k'＝0,1,2,…,P，a(θk',φk')表示第k'个信源的导向矢量，表示1个期望信号的导向矢量，表示第k个窄带干扰的导向矢量，sk'(t)表示第k'个信源的复包络，s0(t)表示1个期望信号的复包络，sk(t)表示第k个窄带干扰的复包络，n(t)表示t时刻均值为0、方差为的且相互独立的加性高斯白噪声，表示加性高斯白噪声n(t)的方差，t表示时间变量，i＝1,2,…,Q，xi表示第i个阵元在平面阵上相对于坐标原点的横坐标，yi表示第i个阵元在平面阵上相对于坐标原点的纵坐标，λ表示空间远场向平面阵入射信号的波长，所述信号为1个期望信号和P个窄带干扰：然后将窄带条件下t时刻Q个阵元接收的快拍数据写为向量形式：X(t)＝AS(t)+n(t)＝[x1(t),x2(t),…,xi(t),…,xQ(t)]T其中，X(t)表示窄带条件下t时刻Q个阵元接收的快拍数据向量，A表示阵列流形矩阵，A＝[a(θ0,φ0),a(θ1,φ1),…,a(θk,φk),…,a(θP,φP)]，S(t)表示t时刻1+P个信源的复包络向量，S(t)＝[s0(t),s1(t),…,sk(t),…,sp(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶海红，代品品，刘日华，孙超军，孙春阳，马晓，
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