一种相扫阵列雷达在线仰角误差估计方法技术

本发明专利技术提出一种相扫阵列雷达在线仰角误差估计方法，属于雷达技术领域。由雷达主通道获得空中孤立飞行目标的仰角估值，由辅助通道获得波程差数据计算该批目标入射角，进而做出仰角误差估计。本发明专利技术具有复杂度低、实时性强、处理速度快、工程实现方便等优点，可用于相控阵雷达在使用过程中仰角误差在线快速评估以及局部功能弱化对仰角误差带来影响程度的在线测量。线测量。线测量。

【技术实现步骤摘要】
一种相扫阵列雷达在线仰角误差估计方法


[0001]本专利技术属于雷达


技术介绍

[0002]相控阵雷达作为现代武器系统的重要组成部分，可提供目标的距离、角度、速度等信息；在其运行过程中，由于部分组件或者模拟器件的性能下降，会导致雷达系统探测性能的下降。有时，精度的下降很难发现，需要借助其它探测设备同步录取目标来比对或者通过仰角精度试验来发现问题。借助其它设备探测结果来比对，需要该设备具有优于雷达设备的探测精度，还需要在相同的时统下探测同一批目标，有时这两个条件未必同时满足；开展仰角精度试验需要协调兵力、协调空域，需要成本和时间周期，不便于工作开展。因此，充分利用相控阵雷达自身设备，通过增加辅助通道在线实时计算目标入射角，进而快速实现雷达仰角误差评估，为快速定位仰角精度问题或者制定科学维修决策提供条件。

技术实现思路

[0003]为克服上述已有仰角误差估计方法实现的复杂性，本专利技术提出一种相扫阵列雷达在线仰角误差估计方法，由主通道获得空中孤立目标的仰角估值，由辅助通道计算该批目标进行入射角，进而做出仰角误差估计。
[0004]本专利技术的技术方案包括：
[0005]步骤一：主通道牵引，操控人员观察显控画面，选择孤立、向站飞行、回波幅度较强的目标，向辅助通道发送目标航迹信息、波门大小信息，向辅助通道下达波门采集指令；
[0006]步骤二：辅助通道目标波门采集及波程差计算；
[0007]步骤三：辅助通道计算入射角，根据阵列雷达阵元间波程差分布关系，由波程差计算入射角；
[0008]步骤四：仰角误差估计，基于时戳，对主通道的仰角估值与辅助通道入射角计算值进行比对，进行仰角误差估计。
[0009]辅助通道实现对目标回波数据进行波门采集，选择波门内回波包络最大点进行各通道相位计算。各阵元回波的相位与阵元一相位做差计算各个阵元的波程差。优选的，所述步骤二中辅助通道计算波程差步骤包括：
[0010]1)辅助通道对光纤传过来的阵面I、Q数据进行波门采集，根据数据协议解析出每个脉冲下距离波门内数据；
[0011]2)对距离波门内数据进行脉压处理；
[0012]3)对距离波门内数据求模；
[0013]4)对距离波门内脉压求模后数据进行幅度最大点选择；
[0014]5)方位波门内的每个脉冲重复1)～4)；
[0015]6)选择波门内回波包络的最大值点；
[0016]7)求波门内最大值点对应的各阵元回波的相位；
[0017]8)对各接收通道进行幅相补偿；
[0018]9)计算各阵元相对阵元一的波程差。
[0019]根据波程差计算入射角：
[0020]θ＝2*180*(d*sin(δ*pi/180)/λ)
[0021]其中θ为入射角、d为阵元间距、λ为波长、δ为波程差。
[0022]仰角误差评估软件接收被测目标主通道的航迹数据及辅助通道测得的入射角信息，基于时戳对主通道与辅助通道角度信息进行比对，得到该批目标仰角偏差；重复以上过程，依次对空中多批目标进行波门采集、分析，保证仰角空域覆盖范围。将仰角偏差数据按照仰角_偏差值的形式以图表形式直观显示，并给出评估报告。
[0023]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
[0024]1)该方法具有复杂度低、实时性强、处理速度快、工程实现方便的优点，可在线对仰角偏差进行评估，克服现有仰角偏差标校方法工作量大、协调兵力困难、周期长的不足；
[0025]2)可用于相控阵列雷达在使用过程中仰角偏差的预警及局部功能弱化对仰角偏差带来的影响程度进行评估，为科学制定维修决策提供依据。
附图说明
[0026]图1是本专利技术功能框图。
具体实施方式
[0027]结合附图和实施例对本专利技术作进一步的解释说明。
[0028]本专利技术提出了一种相扫阵列雷达在线仰角误差估计方法，在原有雷达系统主通道不变的基础上，增加一个辅助通道；择优选择空中目标，将该目标位置信息传给辅助通道进行I、Q数据波门采集、处理；辅助通道接收到指令后，对阵列零中频回波数据进行同步采集、脉压处理、求模、最大点选择，对各阵元最大点求相位、计算波程差，由波程差得到入射角；根据时间戳信息，将主通道仰角估值数据、辅助通道数据进行比较，进而实现对仰角误差的在线估计。相扫阵列雷达在线仰角误差估计系统架构包括主通道、辅助通道、信息及数据交互链路、评估显示组成。阵列天线接收的目标回波I、Q信号经光功分器一分为二后由光纤同步送给主通道、辅助通道。阵列雷达主通道接收阵列天线I、Q数据，进行幅相修正、数字波束形成、脉压、动目标、恒虚警处理、检测、跟踪等处理，输出目标点迹、航迹。辅助通道对选定目标I、Q数据进行波门采集、脉冲压缩、求模选大、求波程差、得到目标到达角。主通道的目标信息、辅助通道的到达角信息通过网络送往仰角误差估计软件，给出评估结果。
[0029]雷达主通道的信号流程是接收阵列天线的回波信号，采用数字波束形成多个接收波束，通过脉冲压缩、动目标处理、恒虚警、检测、凝聚、跟踪等处理过程，估算出目标仰角；操控人员通过显控画面观察目标回波数据，当目标孤立、向站飞行、目标回波幅度满足辅助通道测试条件时，则下达波门采集指令，同时将目标航迹信息、波门大小信息发往辅助通道；距离波门的大小设置应大于信号脉宽，可以完整采集距离维目标脉冲回波数据；方位波门应大于雷达方位波宽，可以完整采集方位包络数据。
[0030]根据图1所示，本专利技术优选的实施例包括以下步骤：
[0031]步骤一：主通道目标选择及牵引
[0032]主通道接收阵列天线的回波信号，采用数字波束形成多个接收波束，通过脉冲压缩、检测、凝聚、跟踪等处理过程，估算出目标仰角；
[0033](1)获取M个阵元的回波I、Q数据
[0034]输入由M个阵元接收到的M路IQ数字信号组成的回波数据：X1＝I1+jQ1，X2＝I2+jQ2，
…
，X
M
＝I
M
+jQ
M
，该回波数据包含直达波和噪声分量；
[0035](2)形成N个接收波束
[0036]进行DBF(数字波束合成)运算，在垂直面同时形成N个指向不同互相交叠的接收波束I、Q数据：beam1，beam2，beam3，
……
，beamN覆盖大地坐标下一定的仰角空间；
[0037](3)对各个波束进行脉冲压缩、求模；
[0038](4)检测、相关处理、凝聚计算获得仰角值；
[0039]对N个波束的数据进行检测、距离方位仰角相关、凝聚处理，得到目标的点迹值；
[0040](5)操控人员通过显控画面选择孤立、向站飞行目标，对其录取跟踪，将该批目标航迹数据、波门数据、采集指令等输出给辅助通道，对该批目标下达波门采集指令，距离波门大小根据脉冲信号宽度和雷达距离跟踪精度设定，可以确保采集到目标完整距离维回波包络；方位波门设置为2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相扫阵列雷达在线仰角误差估计方法，其特征在于：步骤一：主通道牵引，操控人员观察显控画面，选择孤立、向站飞行、回波幅度较强的目标，向辅助通道发送目标航迹信息、波门大小信息，向辅助通道下达波门采集指令；步骤二：辅助通道目标波门采集及波程差计算；步骤三：辅助通道计算入射角，根据阵列雷达阵元间波程差分布关系，由波程差计算入射角；步骤四：仰角误差估计，基于时戳，对主通道的仰角估值与辅助通道入射角计算值进行比对，进行仰角误差估计。2.根据权利要求1所述的一种相扫阵列雷达在...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡万坤，孙斌，吴苏兴，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：