脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术提出一种脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法，包括：雷达发射机发射射频信号，接收机接收射频信号并进行数字下变频，获得实测回波信号；将所获得的回波信号合成第一方位波束和第一俯仰波束、第二方位波束和第二俯仰波束；分别对第一方位波束和第二方波波束公共角度部分进行线性加权得到方位测角角度‑幅度曲线，第一俯仰波束和第二俯仰波束公共角度部分进行线性加权得到俯仰测角角度‑幅度曲线；根据计算所得方位测角角度‑幅度曲线和俯仰测角角度‑幅度曲线分别拟合得到方位角和俯仰角测角斜率；根据测角斜率与实测得到的方位幅度与俯仰幅度计算得到对应的方位角与俯仰角。本发明专利技术实现了探测目标方位角与俯仰角的目的。

Dual beam angle measurement method, system and storage medium of pulse Doppler radar

【技术实现步骤摘要】
脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法、系统及存储介质
本专利技术属雷达
，特别涉及一种脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法、系统及存储介质。
技术介绍
脉冲多普勒雷达，是一种利用多普勒效应来探测运动目标的位置和相对运动速度的雷达。随着高科技技术的不断发展，脉冲多普勒雷达的应用越来越广泛。具体应用中，为了确定目标的空间位置，雷达在大多数应用情况下，不仅要测定目标的距离，而且还要测定目标的方向，即测定目标的角坐标，其中包括目标的方位角与俯仰角(高低角)。在一般的工程应用中，方位角与俯仰角测量一般基于和波束、方位差波束、俯仰差波束基于幅相法完成测角。但是，基于幅相的测角方法存在一个较大的缺陷，即雷达的相位容易受到硬件或测试环境等外界条件的扰动，从而导致最终的测角精度较差。因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创新的提出一种有效的脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法，旨在提高测量的精度和鲁棒性，克服现有技术的缺陷，满足实际应用中的更多需求。
技术实现思路
本申请实施例的目的是提出一种脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法，旨在基于雷达回波数据，通过数字波束合成技术合成方位双波束、俯仰双波束，并基于双波束幅度信息实现探测目标方位角与俯仰角，提高测量的精度和鲁棒性。为解决上述技术问题，本申请实施例是这样实现的：根据本申请实施例的第一方面，提出了一种脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：雷达发射机发射射频信号，接收机接收射频信号并进行数字下变频，获得实测回波信号；用数字波束合成技术将所获得的回波信号合成第一方位波束和第一俯仰波束、第二方位波束和第二俯仰波束；分别对第一方位波束和第二方位波束公共角度部分进行线性加权得到方位测角角度-幅度曲线，第一俯仰波束和第二俯仰波束公共角度部分进行线性加权得到俯仰测角角度-幅度曲线；根据计算所得方位测角角度-幅度曲线和俯仰测角角度-幅度曲线分别拟合得到方位角和俯仰角测角斜率；根据测角斜率与实测得到的方位幅度与俯仰幅度计算得到对应的方位角与俯仰角。在本申请的一些实施例中，所述方法在基于雷达阵面，按某一高度飞行某型号飞行器时实现。在本申请的一些实施例中，所述射频信号为具有远距离传输能力的高频电磁波。在本申请的一些实施例中，所述射频信号的频率为16GHZ，其中HZ为频率单位。在本申请的一些实施例中，所述的数字下变频为一种混频技术，通过混频操作得到比原始信号频率低的一种技术手段。在本申请的一些实施例中，所述雷达阵面类型包括一维线阵、二维面阵和圆阵。在本申请的一些实施例中，所述接收机接收射频信号进行数字下变频后得到基带信号，基带信号为信号频率从0附近起始的信号。在本申请的一些实施例中，所述分别对第一方位波束和第二方波波束进行线性加权得到方位测角角度-幅度曲线，第一俯仰波束和第二俯仰波束公共角度部分进行线性加权得到俯仰测角角度-幅度曲线，包括以下子步骤：基于第一方位波束和第二方波波束进行线性加权得到方位测角角度-幅度曲线；基于第一俯仰波束和第二俯仰波束公共角度部分进行线性加权得到俯仰测角角度-幅度曲线。根据本申请实施例的第二方面，提供了一种脉冲多普勒雷达的双波束角度测量系统，所述系统包括：获取模块，用于雷达发射机发射射频信号，接收机接收射频信号并进行数字下变频，获得实测回波信号；合成模块，用于用数字波束合成技术将所获得的回波信号合成第一方位波束和第一俯仰波束、第二方位波束和第二俯仰波束；处理模块，用于分别对第一方位波束和第二方波波束进行线性加权得到方位测角角度-幅度曲线，第一俯仰波束和第二俯仰波束公共角度部分进行线性加权得到俯仰测角角度-幅度曲线；拟合模块，用于根据计算所得方位测角角度-幅度曲线和俯仰测角角度-幅度曲线分别拟合得到方位角和俯仰角测角斜率；计算模块，用于根据测角斜率与实测得到的方位幅度与俯仰幅度计算得到对应的方位角与俯仰角。根据本申请实施例的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述的脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法的步骤。通过本申请实施例中的技术方案，基于雷达回波数据，通过数字波束合成技术合成方位双波束、俯仰双波束，并基于双波束幅度信息实现探测目标方位角与俯仰角的目的。附图说明图1示出了根据本申请的一些实施例提供的脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法的流程示意图；图2示出了根据本申请的一些实施例提供的脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法的实现流程示意图；图3示出了根据本申请的一些实施例提供的以俯仰角测角为例给出俯仰波束1；图4示出了根据本申请的一些实施例提供的以俯仰角测角为例给出俯仰波束2；图5示出了根据本申请的一些实施例提供的为俯仰双波束合成以后的角度-幅度曲线；图6示出了根据本申请的一些实施例提供的位以固定飞行器按高度300m飞行时，以双波束角度测量方法得到的角度测量值；图7示出了根据本申请的一些实施例提供的脉冲多普勒雷达的双波束角度测量系统的结构示意框图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作出详细说明。图1示出了根据本申请一些实施例提供的脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法示意图，结合图1对示例实施例中的脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法进行详细的说明。在步骤S1中，雷达发射机发射射频信号，接收机接收射频信号，并进行数字下变频，获得实测回波信号。进一步介绍的，所述方法在基于雷达阵面，按某一高度飞行某型号飞行器时实现。具体实现中，基于由N·M二维子阵组成的分布式雷达阵面，按某一高度飞行某型号飞行器，雷达发射机发射波束宽度为Bw的射频信号sout、接收机接收射频信号并进行数字下变频后可获得不同角度A的N·M路子阵实测回波信号sA×N×M；所述的角度包含方位角与俯仰角，表示为其中表示方位角，Aθ表示俯仰角。在本专利技术中，所述的射频信号为具有远距离传输能力的高频电磁波，本实例选用但不限于信号频率为16GHz的射频信号，其中Hz为频率单位。在本专利技术中，所述的数字下变频为一种混频技术，通过混频操作得到比原始信号频率低的一种技术手段。接收机接收射频信号进行数字下变频后得到基带信号，其中基带信号指信号频率从0附近起始的信号。在本专利技术中，所述的雷达阵面类型包含：一维线阵、二维面阵、圆阵等，本实例选用但不限于二维面阵。在步骤S2中，用数字波束合成技术将所获得的回波信号合成第一方位波束和第一俯仰波束、第二方位波束和第二俯仰波束；在具体的实现中分为：基于步骤S1得到的回波信号sA×N×M利用数字波束合成技术(DBF)将不同角度A的N·M个子阵回波分别合成方位波束1与俯仰波束1；和基于步骤1得到的回波信号sA×N×M利用数字波束合成技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n雷达发射机发射射频信号，接收机接收射频信号并进行数字下变频，获得实测回波信号；/n用数字波束合成技术将所获得的回波信号合成第一方位波束和第一俯仰波束、第二方位波束和第二俯仰波束；/n分别对第一方位波束和第二方位波束公共角度部分进行线性加权得到方位测角角度-幅度曲线，对第一俯仰波束和第二俯仰波束公共角度部分进行线性加权得到俯仰测角角度-幅度曲线；/n根据计算所得方位测角角度-幅度曲线和俯仰测角角度-幅度曲线分别拟合得到方位角和俯仰角测角斜率；/n根据测角斜率与实测得到的方位幅度与俯仰幅度，计算得到对应的方位角与俯仰角。/n

【技术特征摘要】
1.一种脉冲多普勒雷达的双波束角度测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
雷达发射机发射射频信号，接收机接收射频信号并进行数字下变频，获得实测回波信号；
用数字波束合成技术将所获得的回波信号合成第一方位波束和第一俯仰波束、第二方位波束和第二俯仰波束；
分别对第一方位波束和第二方位波束公共角度部分进行线性加权得到方位测角角度-幅度曲线，对第一俯仰波束和第二俯仰波束公共角度部分进行线性加权得到俯仰测角角度-幅度曲线；
根据计算所得方位测角角度-幅度曲线和俯仰测角角度-幅度曲线分别拟合得到方位角和俯仰角测角斜率；
根据测角斜率与实测得到的方位幅度与俯仰幅度，计算得到对应的方位角与俯仰角。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射频信号为具有远距离传输能力的高频电磁波。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述射频信号的频率为16GHz。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述雷达阵面类型包括一维线阵、二维面阵和圆阵。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接收机接收射频信号进行数字下变频后得到基带信号，基带信号为信号频率从0附近起始的信号。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别对第一方位波束和第二方位波...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁瑞莲，费德介，孙南，金敏，
申请(专利权)人：成都汇蓉国科微系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51