一种相频扫三坐标雷达的多波束顺序比幅测高方法技术

本发明专利技术涉及一种相频扫三坐标雷达的多波束顺序比幅测高方法，属于雷达测高技术领域。包括：步骤1.雷达发射机依次发射4个频点的脉冲；步骤2雷达接收机依次接收雷达目标回波数据；步骤3判断第X组雷达目标回波数据是否有效；步骤4利用第X组雷达目标回波数据中的有效数据计算角度值，判断是否有效；步骤5判断X是否小于滑窗长度Y；步骤6将第X组俯仰角度值限制在第X‑1组俯仰角度值±0.15°范围内；步骤7对第X组的俯仰角度值与前Y‑1组俯仰角度值取均值；步骤8对该角度值做α‑β滤波处理得到俯仰角度值θ；步骤9根据测高公式算出目标高度。所述顺序比幅测高的方法提高了测高精度，使得输出航迹曲线光滑。

A multi beam sequential amplitude comparison height measurement method for phase frequency swept three coordinate radar

【技术实现步骤摘要】
一种相频扫三坐标雷达的多波束顺序比幅测高方法
本专利技术涉及一种相频扫三坐标雷达的多波束顺序比幅测高方法，属于雷达测高

技术介绍
目标高度测量是雷达系统的重要测量任务之一。雷达监测超低空目标高度时，由于RCS角闪烁的影响，导致目标高度测量精度较差。测高精度是超低空测高雷达的重要性能指标之一。目标高度信息的精确与否直接影响到对目标高度、方位的判断，以及针对目标进行的指挥决策。超低空目标测高是雷达研究的难题之一，雷达测量跟踪低空目标的核心问题在于直接回波与反射回波的相位差值随着目标与雷达之间距离的变化在0～2π之间波动，导致目标回波产生“角闪烁”起伏现象，降低了雷达的测高精度和跟踪性能。且目标高度是目标距离和目标俯仰角度的函数，由此可知测高精度取决于目标距离和俯仰角度测量精度。在近10年的专利和文献中，有与本专利类似的地方，但本专利中对于四个波束做顺序比幅后取均值作为测得的俯仰角度值，是本专利独有的方法。现有文献并未涉及如何改善三坐标雷达超低空状态下的测高精度，这也成为了本申请的目标。本申请拟基于相频扫三坐标雷达背景，采用多波束测高，选取有效目标回波顺序比幅为主的方法，使在超低空测高时，降低目标的角闪烁效应，提高雷达测高精度的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对三坐标雷达在超低空测高时，由于RCS角闪烁会导致测量目标俯仰角度值精度较低的技术缺陷，提出了一种相频扫雷达的多波束顺序比幅测高方法。一种相频扫三坐标雷达的多波束顺序比幅测高方法，包括如下步骤：<br>步骤1、雷达发射机依次发射4个频点的脉冲；步骤2、雷达接收机接收4个频点的脉冲的雷达目标回波数据；其中，当前接收的雷达目标回波数据，即当前组雷达目标回波数据，包括4个频点的目标回波数据；步骤3、判断第X组雷达目标回波数据是否为有效数据，并根据数据有效与否，进行对应操作，具体为：3.A若数据有效，跳至步骤4；3.B若数据无效，将第X-1组雷达目标回波数据的俯仰角度值代替当前接收组雷达目标回波数据的俯仰角度值，跳至步骤5；其中，判断第X组数据是否有效，依据该第X组雷达目标回波数据中是否大于等于2个频点接收回波信号幅度不为0，若是，则该第X组数据有效，否则无效；步骤4、选择第X组雷达目标回波数据中的有效数据，按频点顺序两两利用三角公式法计算角度值，取求得角度值的平均值作为测得的第X组数据的目标俯仰角度值，判断求得的俯仰角度值是否有效，若无效，取第X-1组的俯仰角度值代替该组的俯仰角度值；其中，判断根据该第X组数据求得的俯仰角度值是否有效，依据俯仰角度值是否在0～3.60°范围内，若是，则有效，否则无效；步骤5、判断该第X组雷达目标回波数据是否为前Y-1组数据，并根据对数据的判断进行对应操作，具体为：5.A若是前Y-1组数据，重复步骤1至步骤4所述操作，直至得到Y-1组雷达目标俯仰角度值；5.B若不是前Y-1组数据,跳至步骤6；步骤6、限制求得俯仰角度值的增量，即将该第X组雷达目标回波数据求出的俯仰角度值限制在第X-1组的俯仰角度值±0.15°变化范围内，若变化超出±0.15°范围，则限制该第X组雷达目标回波数据的俯仰角度的变化为±0.15°；步骤7、对求得的俯仰角度值与前Y-1组数据求得的俯仰角度值做均值处理，并判断均值处理后的俯仰角度值是否有效，若无效，取第X-1组雷达目标回波数据的俯仰角度值代替；其中，判断根据该第X组数据求得的俯仰角度值是否有效，主要依据俯仰角度值是否在0～3.60°范围内，若是，则有效，否则无效；步骤8、对步骤7输出的角度值做α-β滤波处理，得到滤波后的俯仰角度值θ；步骤9、根据测高公式(1)算出目标的高度值，具体为：其中，h表示目标高度，ha表示雷达表面高度，R表示目标距离，Re表示地球等效半径，θ表示当前组雷达目标回波数据测得的目标俯仰角。有益效果本专利技术一种相频扫三坐标雷达的多波束顺序比幅测高方法，与现有的双波束比幅测高算法相比，具有如下有益效果：1.所述比幅测高的方法中天线按顺序发射对应不同频点的四个波束，利用四个波束比幅得到的俯仰角度值计算目标高度，提高了测高精度；2.所述比幅测高的方法，将四个波束比幅得到的角度值后限制增量，与前Y组的角度值求均值后，做α-β跟踪滤波，使得高度变化缓和，高度突变现象减少，输出航迹曲线光滑。附图说明图1为本专利技术一种相频扫三坐标雷达的多波束顺序比幅测高方法的实施流程图；图2为本专利技术一种相频扫三坐标雷达的多波束顺序比幅测高方法具体实施时处理后目标高度的测量值和实际值的对比效果。实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。实施例1本实施例阐述了采用本专利技术所述方法的具体实施，如图1所示，为本专利技术一种相频扫三坐标雷达的多波束测高方法的实施流程图的实施流程。将本专利技术所述方法在某外场场地进行实验，实验中采用雷达设备对无人机飞行高度进行测试，无人机实际飞行高度采用GPS测高作为标准高度数据，采用本专利所述测高方法对无人机飞行高度测量。测量数据包括无人机从距离雷达12km至距离雷达5km、飞行高度为550m的地方水平朝向雷达飞行时所测的数据，图2给出了无人机在飞行过程中的高度及高度的测量和处理结果。连续接收的四次相频扫三坐标雷达扫描目标回波，作为具体实施例的雷达回波数据。一种相频扫三坐标雷达的多波束顺序比幅测高方法，包括如下步骤：步骤A、雷达发射机依次发射4个频点的脉冲；步骤B、雷达接收机接收4个频点的脉冲的雷达目标回波数据；其中，当前接收的雷达目标回波数据，即当前第10组雷达目标回波数据，包括4个频点的目标回波数据；步骤C、判断第10组雷达目标回波数据是否为有效数据，该组雷达目标回波数据中3个频点接收回波信号幅度不为0，数据有效；步骤D、选择第10组雷达目标回波数据中的3个频点的有效数据，按频点顺序两两利用三角公式法计算角度值，取求得角度值的平均值作为测得的目标俯仰角度值，判断求得的俯仰角度值在0～3.60°范围内，有效；步骤E、该第10组雷达目标回波数据不是前9组数据；步骤F、限制求得俯仰角度值的增量，该第10组雷达目标回波数据求出的俯仰角度值在第9组的俯仰角度值±0.15°变化范围内；步骤G、对求得的俯仰角度值与第2至9组数据求得的俯仰角度值做均值处理，并判断均值处理后的俯仰角度值在0～3.60°范围内，有效；步骤H、对步骤G输出的角度值做α-β滤波处理，得到滤波后的俯仰角度值θ；步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相频扫三坐标雷达的多波束顺序比幅测高方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1、雷达发射机依次发射4个频点的脉冲；/n步骤2、雷达接收机接收4个频点的脉冲的雷达目标回波数据；/n步骤3、判断第X组雷达目标回波数据是否为有效数据，并根据数据有效与否，进行对应操作，具体为：/n3.A若数据有效，跳至步骤4；/n3.B若数据无效，将第X-1组雷达目标回波数据的俯仰角度值代替当前接收组雷达目标回波数据的俯仰角度值，跳至步骤5；/n步骤4、选择第X组雷达目标回波数据中的有效数据，按频点顺序两两利用三角公式法计算角度值，取求得角度值的平均值作为测得的第X组数据的目标俯仰角度值，判断求得的俯仰角度值是否有效，若无效，取第X-1组的俯仰角度值代替该组的俯仰角度值；/n步骤5、判断该第X组雷达目标回波数据是否为前Y-1组数据，并根据对数据的判断进行对应操作，具体为：/n5.A若是前Y-1组数据，重复步骤1至步骤4所述操作，直至得到Y-1组雷达目标俯仰角度值；/n5.B若不是前Y-1组数据,跳至步骤6；/n步骤6、限制求得俯仰角度值的增量，即将该第X组雷达目标回波数据求出的俯仰角度值限制在第X-1组的俯仰角度值±0.15°变化范围内，若变化超出±0.15°范围，则限制该第X组雷达目标回波数据的俯仰角度的变化为±0.15°；/n步骤7、对求得的俯仰角度值与前Y-1组数据求得的俯仰角度值做均值处理，并判断均值处理后的俯仰角度值是否有效，若无效，取第X-1组雷达目标回波数据的俯仰角度值代替；/n步骤8、对步骤7输出的角度值做α-β滤波处理，得到滤波后的俯仰角度值θ；/n步骤9、根据测高公式(1)算出目标的高度值，具体为：/n...

【技术特征摘要】
20191009 CN 20191095392651.一种相频扫三坐标雷达的多波束顺序比幅测高方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、雷达发射机依次发射4个频点的脉冲；
步骤2、雷达接收机接收4个频点的脉冲的雷达目标回波数据；
步骤3、判断第X组雷达目标回波数据是否为有效数据，并根据数据有效与否，进行对应操作，具体为：
3.A若数据有效，跳至步骤4；
3.B若数据无效，将第X-1组雷达目标回波数据的俯仰角度值代替当前接收组雷达目标回波数据的俯仰角度值，跳至步骤5；
步骤4、选择第X组雷达目标回波数据中的有效数据，按频点顺序两两利用三角公式法计算角度值，取求得角度值的平均值作为测得的第X组数据的目标俯仰角度值，判断求得的俯仰角度值是否有效，若无效，取第X-1组的俯仰角度值代替该组的俯仰角度值；
步骤5、判断该第X组雷达目标回波数据是否为前Y-1组数据，并根据对数据的判断进行对应操作，具体为：
5.A若是前Y-1组数据，重复步骤1至步骤4所述操作，直至得到Y-1组雷达目标俯仰角度值；
5.B若不是前Y-1组数据,跳至步骤6；
步骤6、限制求得俯仰角度值的增量，即将该第X组雷达目标回波数据求出的俯仰角度值限制在第X-1组的俯仰角度值±0.15°变化范围内，若变化超出±0.15°范围，则限制该第X组雷达目标回波数据的俯仰角度的变化为±0.15°；
步骤7、对求得的俯仰角度值与前Y-1组数据求得...

【专利技术属性】
技术研发人员：田黎育，孙宝鹏，秦婧姝，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11