车载多分辨率复合数字雷达系统技术方案

本发明专利技术公开一种车载多分辨率复合数字雷达系统，包括发射器、喇叭天线、接收器、接收天线、DBF处理器以及控制器，提出一种车载多分辨率复合数字雷达系统，采用多分辨率复合数字阵列MRCA天线，可以在减少雷达天线阵列单元的数目、降低系统的复杂性成本的同时，增强雷达阵列天线系统的方向性，提高角度分辨率。

【技术实现步骤摘要】
车载多分辨率复合数字雷达系统
本专利技术涉及一种车载雷达系统，特别是一种基于多分辨率复合数字阵列天线的车载雷达系统。
技术介绍
数字波束形成(DBF)起源于自适应阵列天线，它的早期应用领域也是声呐和雷达。数字波束形成技术是以数字化的信息为基础，然后进行波束形成和处理。随着时代的发展，社会战争对雷达的性能要求愈来愈高，数字信号处理技术也正在不断成熟。而DBF的优点主要是可对主波束进行控制以及获得相对较高的信噪比，这使得其对于提升雷达的性能有及其重要的作用，所以越来越多的人讲目光投向数字波束雷达。传统上为了提高雷达的分辨率，就得增加天线单元个数或者增大天线单元孔径，但是增大天线单元孔径会产生栅瓣，即会产生假目标，形成强烈的干扰，而增加天线单元个数会增加系统成本。相对于已被广泛而深入研究的均匀间隔稀疏阵列和非周期稀布阵列模型，基于多个天线子阵输出信号合成的稀布阵列天线模型能获得较高的稀疏率和较低的副瓣，其在雷达系统中的运用与研究获得了越来越多的关注。其中，比较经典的是由李道京、侯颖妮等人提出的稀疏阵天线时分多相位中心孔径综合方法和由V.G.Welsby和D.G.Tucker介绍的基于两个天线子阵的输出信号相乘的乘法阵列MA技术。时分多相位中心孔径综合方法减少了传统满阵天线中的实际阵元数目，对低载荷艇载阵列天线成像雷达的研制具有重要的参考价值。MA技术最初应用于射电天文侦测，后被广泛研究来实现更窄的主瓣，压制稀疏阵列的副瓣，或者在方向图特定方向上形成极窄的零点。L.C.Stange和C.Metz等人第一次将MA技术应用于设计大孔径稀疏阵列天线数字波束雷达，在维持一定的雷达成像效果前提下，相较于传统天线阵削减了很多天线单元，极大的降低了数字波束雷达的成本和系统复杂性。尽管如此，MA数字波束雷达存在着多目标分辨能力不足的缺点，这极大的限制了MA技术在数字波束雷达领域的应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：提出一种车载多分辨率复合数字雷达系统，采用多分辨率复合数字阵列MRCA天线，可以在减少雷达天线阵列单元的数目、降低系统的复杂性成本的同时，增强雷达阵列天线系统的方向性，提高角度分辨率。本专利技术采取的技术方案具体为：一种车载多分辨率复合数字雷达系统，包括发射器、喇叭天线、接收器、接收天线、DBF处理器以及控制器，其中接收天线为多分辨率复合数字阵列MRCA天线，由位于一条直线上的一个半波长均匀子阵和多个均匀稀疏子阵结合而成。进一步的，本专利技术上述系统中，所述的接收天线的复合数字阵列MRCA天线是基于多精度的概念，每个子阵列可用不同的方法来执行数字波束形成DBF，并且高精度的DBF可以通过结合所有子阵列的结果而获得。更进一步的，所述复合数字阵列MRCA天线的几何形状可以由一个半径为LQ的半波长均匀子阵列和几个均匀稀疏子阵列几何而成。MRCA的基本思想是以不同的角分辨率扫描整个观察角，其中第一级子阵列应具有尖锐的主瓣，以获得所需的角分辨率。最后一级子阵列应该具有宽的主瓣，并抑制栅瓣，因此，有半波长元件间距的小孔径均匀线性阵列将应用于最后一级子阵列。本专利技术车载多分辨率复合数字雷达系统，其中MRCA的设计包括以下步骤：步骤1，设计第一层子阵1-1并且如果给定半功率角θh(角分辨率ψres的一半)，整个稀疏阵列的孔径可以由式子(1)给出：1-2该阵列的元件间距d1取决于最大多重目标鉴别角θm，由式子(2)给出了：1-3因此，第一层阵列的元件个数N1可以由式子(3)给出：步骤2，设计第q层子阵(q≥2)2-1给出第q层的元件数目Nq，并且至少大于3，不同Nq的将影响整个多分辨率复合数字阵列的数目。2-2第q层的半功率角θh(q)应该比q-1层的最大多重目标鉴别角小，q-1层的最大多重目标鉴别角θm(q-1)由式子(4)给出：2-3如果设置第q层阵列的半功率角θh(q)＝0.5θm(q-1)，那么第q层的阵列孔径可以由式子(5)给出：2-4那么第q层的元件间距dq可以由式子(6)给出：2-5如果Lq≥(Nq-1)λ/2，q加1并且重复步骤二，直到dq≤λ/2Lq为止。步骤3，最后第Q层，另Q＝q，LQ＝(Nq-1)λ/2整个MRCA元件的数目就可以由式子(7)给出：NA＝N1+(Q-1)Nq-Q+1(7)更进一步的，本专利技术车载多分辨率复合数字雷达系统，所述子阵列是对称结构，并且它们的相位中心位于MRCA的中心。有益效果本专利技术的接收天线采用多分辨率复合数字阵列MRCA天线，首先，MRCA的结构并不仅限于2个子阵列，并且有多精度的MRCA设计方法使得MRCA设计更加灵活地去优化，因此可以在相等数目的天线元件条件下，或者保持相同波束形成但用更少的天线元件的情况下，得到更好的波束形成。其次，MRCA方法开始于期望得到的DBF雷达的性能参数，并且对应于前一个子阵列的观看角度，每个子阵列都有DBF方法。然后MRCA可以根据不同的DBF雷达应用来设计，还可以避免乘法阵列中遇到的高旁瓣问题。所以本专利技术可以在减少雷达天线阵列单元的数目、降低系统的复杂性成本的同时，增强雷达阵列天线系统的方向性，提高角度分辨率。附图说明图1所示为本专利技术系统结构图；图2所示为本专利技术多精度复合阵列的形成示意图；图3所示为本专利技术MRCA的设计步骤图；具体实施方式以下结合附图和具体实施例进一步描述。如图1所示，本专利技术车载多分辨率复合数字雷达系统，包括发射器1、喇叭天线2、接收器3、接收天线4、DBF处理器5以及控制器6，所述其中发射器1和DBF处理器5与控制器6连接，接收器3与DBF处理器5连接，喇叭天线2与发射器1连接，接收天线4与DBF处理器5，DBF处理器5用于输出信号，接收天线4为多分辨率复合数字阵列MRCA天线，可以由位于一条直线上的一个半波长均匀子阵和多个均匀稀疏子阵结合而成。在应用时，本专利技术采用的多分辨率复合数字阵列MRCA天线，可以在减少雷达天线阵列单元的数目、降低系统的复杂性成本的同时，增强雷达阵列天线系统的方向性，提高角度分辨率。相应的，所述的复合数字阵列是基于多精度的概念。每个子阵列可用不同的方法来执行数字波束形成DBF，并且高精度的DBF可以通过结合所有子阵列的结果而获得。相应的，参考图2，MRCA的基本思想是以不同的角分辨率扫描整个观察角。其中第一级子阵列应具有尖锐的主瓣，以获得所需的角分辨率。最后一级子阵列应该具有很宽的主瓣，并抑制栅瓣。因此，有半波长元件间距的小孔径均匀线性阵列将应用于最后一级子阵列。所以，MRCA的几何形状可以由一个半径为LQ的半波长均匀子阵列和几个均匀稀疏子阵列几何而成。相应的，参考图3，本专利技术车载多分辨率复合数字雷达系统，其中MRCA的设计包括以下步骤：步骤1，设计第一层子阵1-1并且如果给定半功率角θh(角分辨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.车载多分辨率复合数字雷达系统，其特征是，包括发射器(1)、喇叭天线(2)、接收器(3)、接收天线(4)、DBF处理器(5)以及控制器(6)，其中接收天线(3)为多分辨率复合数字阵列MRCA天线，由位于一条直线上的一个半波长均匀子阵和多个均匀稀疏子阵结合而成。/n

【技术特征摘要】
1.车载多分辨率复合数字雷达系统，其特征是，包括发射器(1)、喇叭天线(2)、接收器(3)、接收天线(4)、DBF处理器(5)以及控制器(6)，其中接收天线(3)为多分辨率复合数字阵列MRCA天线，由位于一条直线上的一个半波长均匀子阵和多个均匀稀疏子阵结合而成。


2.根据权利要求1所述的车载多分辨率复合数字雷达系统，其特征是，所述的接收天线(3)的复合数字阵列MRCA天线是基于多精度的概念，每个子阵列可用不同的方法来执行数字波束形成DBF，并且高精度的DBF可以通过结合所有子阵列的结果而获得。


3.根据权利要求1所述的车载多分辨率复合数字雷达系统，其特征是，所述复合数字阵列MRCA天线的几何形状可以由一个半径为LQ的半波长均匀子阵列和几个均匀稀疏子阵列几何而成。


4.根据权利要求1所述的车载多分辨率复合数字雷达系统，其特征是，多精度复合阵列的形成是从第1层到第Q层的，其中MRCA的设计包括以下步骤：
步骤1，设计第一层子阵
1-1并且如果给定半功率角θh(角分辨率ψres的一半)，整个稀疏阵列的孔径可以由式子(1)给出：



1-2该阵列的元件间距d1取决于最大多重目标鉴别...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐玥，
申请(专利权)人：江苏协和电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32