一种高精度小型相控阵二次雷达方位补偿计算方法技术

本发明专利技术公开了一种高精度小型相控阵二次雷达方位补偿计算方法。本发明专利技术方法主要包括三部分，第一部分为微波暗室环境测试综合天线、TR和波束形成后的和差采样幅度值，第二部分为根据测试数据生成每个半波位的OBA表和每个波位的中心位置偏移表，第三部分为根据OBA表和中心位置偏移表，进行数据处理方位补偿计算。针对小型相控阵二次雷达在不同波位天线和TR硬件差异较大时出现的方位误差增大的问题，本方法能够有效减少不同波位硬件差异带来的误差，从而提高小型相控阵二次雷达方位测算准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度小型相控阵二次雷达方位补偿计算方法
本专利技术属于雷达信号处理
，尤其涉及一种高精度小型相控阵二次雷达方位补偿计算方法。
技术介绍
随着相控阵雷达的快速发展，目标很多小型移动平台开始部署相控阵二次雷达，相控阵二次雷达想比于传统机扫雷达具备扫描灵活，体积较小，便于隐蔽，可靠性较高的优点[1]，其缺点主要是成本较高，技术难度较大。小型相控阵二次雷达由于尺寸的约束，其询问波束主波瓣宽度常大于机扫天线的询问波束主波瓣宽度，能达到几十度，并且由于成本限制，必须容忍不同波位的硬件存在一定差异，从而给目标方位计算带来很大难度。目前在小型相控阵二次雷达上，我们常用天线测试提供的通用偏离角(OBA—Off-boresightAngle)和信号左右标志进行方位查表计算，该方法在不同波位上硬件差异较小时，方位计算误差较小，若不同波位硬件差异较大时，会出现目标在跨波位飞行时，方位左右摆动较大的现象，此时使用天线测试提供的通用OBA已经无法将目标方位计算误差控制在合理区间，因此如何在容忍一定的硬件差异情况下，提高方位计算准确度，对提高二次雷达探测性能至关重要。在小型相控阵二次雷达上，由于天线、TR和波束形成的硬件差异，导致每个波位最终形成的波束也有差异，而且波位的左右两边也有一定区别，还造成实际波位的中心位置也与理想位置有一定角度的偏差，这些都为最终目标的方位计算引入了误差。目前常用的方位补偿方法为使用天线测量得到的一个通用的OBA表进行方位补偿计算，默认各波位的中心位置为理想位置，该方法在不同波位硬件差异较小时，方位补偿计算较为精确，但如果在不同波位硬件差异较大时，采用以上方法会导致不同波位的目标方位处理的误差差别很大，并且在目标跨波位时产生方位左右大幅度摆动的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对小型相控阵二次雷达在不同波位天线和TR硬件差异较大时出现的方位误差增大的问题，提出一种高精度小型相控阵二次雷达方位补偿计算方法，该方法能够有效减少不同波位硬件差异带来的误差，从而提高小型相控阵二次雷达方位测算准确度。本专利技术目的通过下述技术方案来实现：一种高精度小型相控阵二次雷达方位补偿计算方法，所述方位补偿计算方法至少包括：S1：暗室采样幅度测量；S2：测量数据整理分析，分析整理测量数据，波位中心位置当前定位到和减差最大幅度值处，找到每个波位的中心，整理波位中心位置数据，再根据波位中心位置拆分得到所有的半波位数据；S3：半波位OBA表生成，根据半波位数据中的幅度差值和相对波位中心偏移绝对值,进行多项式拟合，再根据拟合公式，幅度差值从0开始，以1的步进递增代入公式，一直递增至拟合的相对波位中心偏移绝对值小于等于0为止，将这段数据存入数组，该数组即为该半波位的OBA表；S4：波位中心偏移参数表生成，根据步骤S2整理的波位中心位置数据，选择一个位置作为参考方位，计算所有波位的中心位置与参考方位的顺时针夹角，存入中心位置偏移参数表；S5：数据处理方位补偿计算，在数据处理时，获取原始目标译码，得到波位值、相位符号位、幅度差值，先根据波位值查波位中心偏移参数表得到本波位的中心实际方位，然后再根据相位符号位值，确定当前目标处于本波位的左侧还是右侧，找到对应OBA表，然后再根据和差采样幅度差，进行OBA查表，得到的方位为当前目标与参考方位的夹角。根据一个优选的实施方式，所述步骤S1具体包括：S11：在微波暗室内搭建航管模拟器、天线、转台、询问主机的测试环境；S12：通过调试工具发送单波位询问发射的控制命令至询问主机；S13：通过天线转台控制软件，顺时针转动天线，通过显控软件查看原始译码幅度采样波形，根据波位内从右到左幅度差值由小到大，再到小的变化趋势，找到波位最左端，此时和采样幅度值＝差采样幅度值；S14：通过天线转台控制软件，从当前波位最左端以0.1度的步进，逆时针转动天线，记录波位值、和采样幅度值、差采样幅度值、天线转台角度值，一直控制转台转动至波位最右端，此时和采样幅度值＝差采样幅度值；S15：重复步骤12-14，直至所有波位均完成数据记录为止。根据一个优选的实施方式，所述步骤S2具体包括：S21：在完成暗室环境数据测量步骤S1的情况下，开始数据整理分析；S22：从首个波位开始顺序获取单波位测试记录数据，数据包括波位值BeamNum、和采样幅度值SumAmp、差采样幅度值DelAmp、天线角度值AntAngle；S23：在SumAmp≥DelAmp时，找到SumAmp-DelAmp最大值对应的天线角度值AntAnglebeamCenter，记录该天线角度值为当前波位的中心位置；S24：根据波位的中心位置，将一个完整波位的数据拆分为左右波位两部分，整理有效数据为方位偏移量θoffset＝|AntAngle-AntAnglebeamCenter|、幅度差值Amp＝SumAmp-DelAmp；S25：重复步骤22-24，直至所有波位均完成数据整理分析为止。根据一个优选的实施方式，所述步骤S3半波位OBA表生成具体包括：S31：获取半波位整理后的数据，包括幅度差值、相对波位中心偏移绝对值；S32：以幅度差值为x，相对角度绝对值为y，进行4阶多项式拟合，得到拟合公式y＝ax3+bx2+cx+d；S33：根据拟合公式，将幅度差值x从0开始，以1的步进递增带入公式，一直递增至相对角度绝对值y≤0为止，得到若干组幅度差值xstep＝1和拟合的相对角度绝对值y(xstep＝1)；S34：以步进为1的幅度差值xstep＝1为数组索引值，将对应拟合的相对角度绝对值y(xstep＝1)，以数组元素的形式存入数组，得到的数组为该半波位的OBA表，其中表存储格式为OBA[f(i)][x]，其中i为波位的序号，其中f(i)＝2i表示左波位，f(i)＝(2i+1)表示右波位，x为幅度差值；S35：重复步骤31-34，直至所有半波位均完成OBA表生成为止。根据一个优选的实施方式，所述步骤S4具体包括：S41：确定一个波位的中心位置为参考方位；S42：获取一个波位整理数据的波位中心位置天线角度值；S43：计算当前波位的中心位置与参考方位的顺时针夹角θi；S44：将夹角θi，以一维数组Azi[i]]的存储格式，存入中心位置偏移参数表，其中i为波位的序号；S45：重复步骤42-44，直至所有波位均完成中心位置偏移参数表生成为止。根据一个优选的实施方式，所述步骤S5数据处理方位补偿计算，具体包括：S51：从原始目标译码中获取的波位值、相位符号位、幅度差值；S52：根据波位值查中心位置偏移表Azi[i]，得到本波位相对参考方位的角度θi＝Azi[i]；S53：根据相位符号位确定当前目标处于当前波位的左波位还是右波位，从而确认二维OBA表OBA[][]的第一个索引值，左波位为2i，右波位为2i+1；S54：根据幅度差值，确认二维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度小型相控阵二次雷达方位补偿计算方法，其特征在于，所述方位补偿计算方法至少包括：/nS1：暗室采样幅度测量；/nS2：测量数据整理分析，分析整理测量数据，波位中心位置当前定位到和减差最大幅度值处，找到每个波位的中心，整理波位中心位置数据，再根据波位中心位置拆分得到所有的半波位数据；/nS3：半波位OBA表生成，根据半波位数据中的幅度差值和相对波位中心偏移绝对值，进行多项式拟合，再根据拟合公式，幅度差值从0开始，以1的步进递增代入公式，一直递增至拟合的相对波位中心偏移绝对值小于等于0为止，将这段数据存入数组，该数组即为该半波位的OBA表；/nS4：波位中心偏移参数表生成，根据步骤S2整理的波位中心位置数据，选择一个位置作为参考方位，计算所有波位的中心位置与参考方位的顺时针夹角，存入中心位置偏移参数表；/nS5：数据处理方位补偿计算，在数据处理时，获取原始目标译码，得到波位值、相位符号位、幅度差值，先根据波位值查波位中心偏移参数表得到本波位的中心实际方位，然后再根据相位符号位值，确定当前目标处于本波位的左侧还是右侧，找到对应OBA表，然后再根据和差采样幅度差，进行OBA查表，得到的方位为当前目标与参考方位的夹角。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高精度小型相控阵二次雷达方位补偿计算方法，其特征在于，所述方位补偿计算方法至少包括：
S1：暗室采样幅度测量；
S2：测量数据整理分析，分析整理测量数据，波位中心位置当前定位到和减差最大幅度值处，找到每个波位的中心，整理波位中心位置数据，再根据波位中心位置拆分得到所有的半波位数据；
S3：半波位OBA表生成，根据半波位数据中的幅度差值和相对波位中心偏移绝对值，进行多项式拟合，再根据拟合公式，幅度差值从0开始，以1的步进递增代入公式，一直递增至拟合的相对波位中心偏移绝对值小于等于0为止，将这段数据存入数组，该数组即为该半波位的OBA表；
S4：波位中心偏移参数表生成，根据步骤S2整理的波位中心位置数据，选择一个位置作为参考方位，计算所有波位的中心位置与参考方位的顺时针夹角，存入中心位置偏移参数表；
S5：数据处理方位补偿计算，在数据处理时，获取原始目标译码，得到波位值、相位符号位、幅度差值，先根据波位值查波位中心偏移参数表得到本波位的中心实际方位，然后再根据相位符号位值，确定当前目标处于本波位的左侧还是右侧，找到对应OBA表，然后再根据和差采样幅度差，进行OBA查表，得到的方位为当前目标与参考方位的夹角。


2.如权利要求1所述的高精度小型相控阵二次雷达方位补偿计算方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
S11：在微波暗室内搭建航管模拟器、天线、转台、询问主机的测试环境；
S12：通过调试工具发送单波位询问发射的控制命令至询问主机；
S13：通过天线转台控制软件，顺时针转动天线，通过显控软件查看原始译码幅度采样波形，根据波位内从右到左幅度差值由小到大，再到小的变化趋势，找到波位最左端，此时和采样幅度值＝差采样幅度值；
S14：通过天线转台控制软件，从当前波位最左端以0.1度的步进，逆时针转动天线，记录波位值、和采样幅度值、差采样幅度值、天线转台角度值，一直控制转台转动至波位最右端，此时和采样幅度值＝差采样幅度值；
S15：重复步骤12-14，直至所有波位均完成数据记录为止。


3.如权利要求2所述的高精度小型相控阵二次雷达方位补偿计算方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21：在完成暗室环境数据测量步骤S1的情况下，开始数据整理分析；
S22：从首个波位开始顺序获取单波位测试记录数据，数据包括波位值BeamNum、和采样幅度值SumAmp、差采样幅度值DelAmp、天线角度值AntAngle；
S23：在SumAmp≥DelAmp时，找到SumAmp-DelAmp最大值对应的天线角度值AntAnglebeamCenter，记录该天线角度值为当前波位的中心位置；
S24：根据波位的中心位置，将一个完整波位的数据拆分为左右波位两部分，整理有效数据为...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭杰文，林洪斌，张中南，王世民，
申请(专利权)人：四川九洲空管科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51