机载雷达杂波距离弯曲校正方法技术

本发明专利技术涉及一种机载雷达杂波距离弯曲校正方法，属于雷达信号技术领域。首先确定主杂波谱的位置，然后计算不同俯仰角带来的多普勒调整量和电波束指向对应的多普勒调整量，根据电波束距离单元与主杂波谱距离单元的相对关系计算多普勒补偿量，最后基于多普勒补偿量，完成主杂波谱包络相位补偿，将弯曲杂波谱搬直。本发明专利技术解决了大俯仰角杂波距离弯曲问题。

【技术实现步骤摘要】
机载雷达杂波距离弯曲校正方法
本专利技术属于雷达
，涉及一种机载雷达杂波距离弯曲校正方法，该技术用于机载雷达大俯仰角情况下的杂波距离弯曲校正。
技术介绍
机载雷达大俯仰角探测时近区杂波的杂波谱中心随距离单元变化而变化，无法利用惯导和数据来准确估计杂波谱中心，导致正常检测时存在大量的杂波虚警。目前，传统的机载雷达杂波距离弯曲校正只利用了俯仰角信息，没有考虑载机非平稳飞行(存在横滚、纵摇和偏航)时方位角变化带来的俯仰角变化，导致杂波谱中心估计错误，无法实现准确校正。
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术的目的在于针对传统校正方法不适用机载雷达非平稳飞行状态的缺点，提出了一种机载雷达近区杂波距离弯曲校正新方法，考虑非平稳飞行方位角变化引起的俯仰角变化，结合俯仰角自身的变化，准确估计杂波谱中心，将弯曲杂波谱搬直。技术方案一种机载雷达杂波距离弯曲校正方法，其特征在于步骤如下：步骤1：主杂波谱距离单元确定步骤1a：根据俯仰角和波束宽度确定俯仰波束的下边缘和上边缘指向：θd＝θe-θ3dB，θu＝θe+θ3dB其中θd和θu分别表示波束下边缘和上边缘指向，θe和θ3dB分别表示俯仰角和3dB俯仰波束宽度；步骤1b：根据载机高度和波束上下边缘指向确定主瓣杂波的最近斜距和最远斜距：其中Rd和Ru分别表示最近斜距和最远斜距，h表示载机高度，符合|·|表示取绝对值；步骤1c：由斜距反算出主杂波谱所在距离单元：>r＝[rd,rd+1,…,ru-1,ru]其中rd＝round{(Rd-τs*149.7)/ΔR}和ru＝round{(Ru-τs*149.7)/ΔR}分别表示最近斜距和最远斜距对应的距离单元，τs表示采样延迟，表示距离量化，c表示光速，fs表示采样率，符号round{·}表示四舍五入取整运算；步骤2：计算俯仰角变化导致的多普勒调整量步骤2a：计算出主杂波不同距离单元对应的距离：R＝τs*149.7+r*ΔR其中R表示距离单元r对应的距离；步骤2b：计算出主杂波不同距离单元对应的俯仰角的正弦值：其中表示俯仰角的正弦值；步骤2c：利用幂级数分解计算出主杂波不同距离单元对应的俯仰角的余弦值：其中表示俯仰角的余弦值；步骤2d：利用余弦值计算俯仰角变化带来的多普勒调整量：其中表示俯仰角变化对应的多普勒调整量，v表示载机的地速，θA＝θs+θa表示方位角，θs和θa分别表示伺服方位角和电波束方位角，θpl表示偏流角，λ表示波长；步骤3：计算电波束对应的多普勒调整量步骤3a：将天线坐标系下的电方位角转换为大地坐标系下的方位角和俯仰角；3a1)将天线坐标系转换为大地坐标系，其中Enu表示坐标转换后的输出，θhx、θzy和θhg分别表示航向角、纵摇角和横滚角；3a2)计算大地坐标系下的方位角和俯仰角θa1＝angle{Enu(2)+j*Enu(1)}，θe1＝asin{Enu(3)}其中θa1和θe1分别表示大地坐标系下的方位角和俯仰角，符号asin{·}表示反正弦运算；步骤3b：计算电波束对应的多普勒调整量其中表示电波束对应的多普勒调整量，Vned＝[ve,vn,vu]表示速度矢量，ve、vn和vu分别表示东速、北速和天速，Aned＝[cos(θe1)sin(θa1)；cos(θe1)cos(θa1)；sin(θe1)]表示电波束指向矢量，λ表示波长；步骤4：计算多普勒补偿量步骤4a：计算电波束对应的距离单元4a1)计算电波束对应的距离其中Re1表示电波束对应的距离；4a2)计算电波束对应的距离单元re1＝round{(Re1-τs*149.7)/ΔR}其中re1表示电波束对应的距离单元；步骤4b：根据电波束距离单元与主杂波谱距离单元的相对关系计算多普勒补偿量；4b1)计算电波束多普勒调整量和俯仰角多普勒调整量之间的差值其中Δf表示电波束多普勒调整量和俯仰角多普勒调整量之间的差值；4b2)计算多普勒补偿量，其中Δfd表示多普勒补偿量；步骤5：进行包络相位补偿：PCΣ1＝PCΣ*Cmp，PCΔ1＝PCΔ*Cmp其中PCΣ和PCΔ分别表示补偿前和通道和差通道的脉压回波，PCΣ1和PCΔ1分别表示补偿后和通道和差通道的脉压回波，表示补偿量，Nfft表示相参积累点数，fr表示脉冲重复频率，符号[·]T表示取转置操作。有益效果本专利技术提出的一种机载雷达杂波距离弯曲校正方法，考虑了载机横滚、纵摇、偏航的影响，能够对杂波距离弯曲精确补偿。通过精确计算主杂波谱每个距离单元的多普勒调整量和电波束对应的多普勒调整量，确定主杂波谱每个距离单元最终的多普勒补偿量，进行包络相位补偿，实现杂波距离弯曲校正。附图说明图1是本专利技术的实现流程图具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：实现本专利技术的技术思路是：首先确定主杂波谱的位置，然后计算不同俯仰角带来的多普勒调整量和电波束指向对应的多普勒调整量，根据电波束距离单元与主杂波谱距离单元的相对关系计算多普勒补偿量，最后基于多普勒补偿量，完成主杂波谱包络相位补偿，将弯曲杂波谱搬直。包括如下步骤：1)主杂波谱距离单元确定：1a)根据俯仰角和波束宽度确定俯仰波束的下边缘和上边缘指向；1b)根据载机高度和波束上下边缘指向确定主瓣杂波的最近斜距和最远斜距；1c)由斜距反算出主杂波谱所在距离单元。2)计算俯仰角变化导致的多普勒调整量：2a)计算出主杂波距离单元对应的距离；2b)由距离计算对应俯仰角的正弦值；2c)利用幂级数分解计算出俯仰角的余弦值；2d)利用余弦值计算俯仰角变化带来的多普勒调整量。3)计算电波束对应的多普勒调整量：3a)将天线坐标系下的电方位角转换为大地坐标系下的方位角和俯仰角；3b)计算电波束对应的多普勒调整量。4)计算多普勒补偿量：4a)计算电波束对应的距离单元；4b)根据电波束距离单元与主杂波谱距离单元的相对关系计算多普勒补偿量。5)进行包络相位补偿。参照图1，本专利技术的实现步骤如下：步骤1，主杂波谱距离单元确定1a)根据IMU解算的俯仰角和波束宽度确定波束的下边缘和上边缘指向，θd＝θe-θ3dB，θu＝θe+θ3dB，其中θd和θu分别表示波束下边缘和上边缘指向，θe和θ3dB分别表示俯仰角和3dB俯仰波束宽度。1b)根据载机高度和波束上下边缘指向确定主瓣杂波的最近斜距和最远斜距，其中Rd和Ru分别表示最近斜距和最远斜距，h表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机载雷达杂波距离弯曲校正方法，其特征在于步骤如下：/n步骤1：主杂波谱距离单元确定/n步骤1a：根据俯仰角和波束宽度确定俯仰波束的下边缘和上边缘指向：/nθ

【技术特征摘要】
1.一种机载雷达杂波距离弯曲校正方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：主杂波谱距离单元确定
步骤1a：根据俯仰角和波束宽度确定俯仰波束的下边缘和上边缘指向：
θd＝θe-θ3dB，θu＝θe+θ3dB
其中θd和θu分别表示波束下边缘和上边缘指向，θe和θ3dB分别表示俯仰角和3dB俯仰波束宽度；
步骤1b：根据载机高度和波束上下边缘指向确定主瓣杂波的最近斜距和最远斜距：



其中Rd和Ru分别表示最近斜距和最远斜距，h表示载机高度，符合|·|表示取绝对值；
步骤1c：由斜距反算出主杂波谱所在距离单元：
r＝[rd,rd+1,…,ru-1,ru]
其中rd＝round{(Rd-τs*149.7)/ΔR}和ru＝round{(Ru-τs*149.7)/ΔR}分别表示最近斜距和最远斜距对应的距离单元，τs表示采样延迟，表示距离量化，c表示光速，fs表示采样率，符号round{·}表示四舍五入取整运算；
步骤2：计算俯仰角变化导致的多普勒调整量
步骤2a：计算出主杂波不同距离单元对应的距离：
R＝τs*149.7+r*ΔR
其中R表示距离单元r对应的距离；
步骤2b：计算出主杂波不同距离单元对应的俯仰角的正弦值：



其中表示俯仰角的正弦值；
步骤2c：利用幂级数分解计算出主杂波不同距离单元对应的俯仰角的余弦值：



其中表示俯仰角的余弦值；
步骤2d：利用余弦值计算俯仰角变化带来的多普勒调整量：



其中表示俯仰角变化对应的多普勒调整量，v表示载机的地速，θA＝θs+θa表示方位角，θs和θa分别表示伺服方位角和电波束方位角，θpl表示偏流角，λ表示波长；
步骤3：计算电波束对应的多普勒调整量
步骤3a：将天线坐标系下的电方位角转换为大地坐标系下的方位角和俯仰角；

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，雷刚，张开生，张军，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61