一种相参频率分集阵列雷达发射波形空间多样化配置方法技术

一种相参频率分集阵列雷达发射波形空间多样化配置方法，包括:S1：在观测空间内设置空间不连续的K个感兴趣区域，设为设为设为S2：设置第一基带波形函数至第K基带波形函数，设为设为为第k感兴趣区域的角度区间上配置的第k基带波形函数；S3：将第一发射信号至第M发射信号均分别划分为K个子脉冲信号，第m发射信号的K个子脉冲信号包括第m发射信号的第一子脉冲信号至第m发射信号的第K子脉冲信号；第一发射信号的第k子脉冲信号至第M发射信号的第k子脉冲信号对应第k感兴趣区域的角度区间；获取第k子脉冲信号的脉冲宽度[T

【技术实现步骤摘要】
一种相参频率分集阵列雷达发射波形空间多样化配置方法


[0001]本专利技术涉及阵列信号处理
，特别涉及一种相参频率分集阵列雷达发射波形空间多样化配置方法。

技术介绍

[0002]频率分集阵列(Frequency Diverse Array,FDA)雷达是一种新体制数字阵列雷达，它通过在相邻发射阵元间引入一个微小的载频增量，使得其发射方向图具有空时耦合特性，具体表现为波束主瓣在脉冲持续时间内依次照射不同的角度位置，形成脉内波束扫描。相参FDA雷达的波束扫描特性使得其适用于空间宽覆盖观测场景，例如对空警戒搜索和空间监视。现有研究表明，在实现空间宽覆盖能力方面，相参FDA雷达相比于传统的数字阵列宽发窄收雷达具有更高的发射维角分辨率，而相比于正交多发多收(Multiple
‑
Input Multiple
‑
Output，MIMO)雷达，相参FDA雷达不依赖复杂的编码波形优化设计，且波束扫描范围更加灵活可控。
[0003]在实际的空间宽覆盖观测应用中，不同观测方向所对应的杂波环境、干扰环境和潜在感兴趣目标散射特性具有显著区别，例如在低仰角观测域上，地杂波较强，典型目标包括无人机、无人机蜂群和低空突防的巡航导弹、飞机等气动目标；在高仰角观测域上，杂波类型包括了雨杂波和电离层污染，典型目标包括高空高速飞行器和低轨卫星等等。对于不同类型的目标和复杂多样的观测环境，传统方法中利用单一波形对全空间进行泛探式观测的模式存在明显不足。为了获得更好的提取目标“信息”的能力，需要雷达系统具有灵活的调整不同探测空域上发射波形的能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种相参频率分集阵列雷达发射波形空间多样化配置方法，能够在实现空间宽覆盖的同时在不同观测方向上配置不同探测波形。
[0005]本专利技术提供一种相参频率分集阵列雷达发射波形空间多样化配置方法，相参频率分集阵列雷达的发射阵列为沿方位向排列的一维均匀线阵，发射阵列包括M个间隔的发射阵元，M个间隔的发射阵元包括依次排布的第一发射阵元至第M发射阵元，M为大于或等于2的整数；相邻的发射阵元之间的间距d满足d＝λ/2，λ为发射阵元的载波波长，第m发射阵元具有第m发射信号s
m
(t)，m为大于或等于1且小于或等于M的整数，相邻发射阵元的发射信号之间存在频率差Δf，Δf远远小于中心频率f0，其特征在于，包括如下步骤：
[0006]步骤S1：在观测空间内设置K个空间不连续的感兴趣区域，K为大于或等于2的整数，K个感兴趣区域的角度区间的集合为[Θ1,Θ2,...,Θ
K
]，其中，任意第k感兴趣区域的角度区间Θ
k
＝[θ
k,start
,θ
k,end
],且满足k为大于或等于1且小于或等于K的整数；
[0007]步骤S2：设置第一基带波形函数至第K基带波形函数，设为
其中，为第k感兴趣区域的角度区间上配置的第k基带波形函数；
[0008]步骤S3：将第一发射信号至第M发射信号均分别划分为K个子脉冲信号，第m发射信号的K个子脉冲信号包括第m发射信号的第一子脉冲信号至第m发射信号的第K子脉冲信号；第一发射信号的第k子脉冲信号至第M发射信号的第k子脉冲信号对应第k感兴趣区域的角度区间；获取各子脉冲信号的脉冲宽度[T
p,1
,T
p,2
,...,T
p,K
]，其中，T
p,k
为第k感兴趣区域的角度区间对应的第k子脉冲信号的脉冲宽度，
[0009]步骤S4：获取各个发射阵元的发射信号[s1(t),s2(t),...,s
M
(t)]，其中，第m个发射阵元的第m发射信号s
m
(t)的表达式为：其中，η
k
为第k子脉冲信号对应的延迟时间；i为大于或等于1且小于或等于k
‑
1的整数；表示第k子脉冲信号对应的基带波形函数，fm为第m发射信号的载频f
m
＝f0+(m
‑
1)Δf，f0为中心频率，f0＝c/λ，c表示光速，t为快时间变量，Tp为第一发射信号至第M发射信号各自的脉冲宽度，j为虚数单位。
[0010]步骤S5：将发射信号[s1(t),s2(t),...,s
M
(t)]分别馈送至射频端通过发射阵元的天线发射。
[0011]可选的，第一发射信号的第k子脉冲信号的基带波形函数至第M发射信号的第k子脉冲信号的基带波形函数一致。
[0012]可选的，第一基带波形函数至第K基带波形函数各不相同。
[0013]可选的，
[0014]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0015]本专利技术在实现空间宽覆盖观测的同时具有向不同探测方向上发射不同探测波形的能力，极大的扩展了数字阵列雷达系统可设计自由度，可以广泛应用于对空搜索、空间监视等领域。本专利技术基于相参FDA雷达，利用其脉内波束扫描特性，结合子脉冲内波形设计实现了在空间宽覆盖探测模式下向不同观测方向发射不同探测波形的能力，即波形的空域多样化配置能力。本专利技术实现方法简单易行，有效解决了传统数字阵列雷达在空间宽覆盖模式下无法向不同方位角度配置不同探测波形的问题。本专利技术在雷达对空探测和雷达空间目标监视等实用领域中具有重大应用前景。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领
域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术基于的相参频率分集阵列雷达系统示意图；
[0018]图2是本专利技术相参频率分集阵列雷达发射波形空间多样化配置方法流程图；
[0019]图3是本专利技术设计实例中相参频率分集阵列雷达的发射信号时频图；
[0020]图4是本专利技术设计实例中相参频率分集阵列雷达发射信号的距离
‑
角度模糊函数图；
[0021]图5是本专利技术设计实例中相参频率分集阵列雷达发射信号的距离
‑
角度模糊函数图在不同方向上的一维剖面的对比图。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相参频率分集阵列雷达发射波形空间多样化配置方法，相参频率分集阵列雷达的发射阵列为沿方位向排列的一维均匀线阵，发射阵列包括M个间隔的发射阵元，M个间隔的发射阵元包括依次排布的第一发射阵元至第M发射阵元，M为大于或等于2的整数；相邻的发射阵元之间的间距d满足d＝λ/2，λ为发射阵元的载波波长，第m发射阵元具有第m发射信号s
m
(t)，m为大于或等于1且小于或等于M的整数，相邻发射阵元的发射信号之间存在频率差Δf，Δf远远小于中心频率f0，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在观测空间内设置K个空间不连续的感兴趣区域，K为大于或等于2的整数，K个感兴趣区域的角度区间的集合为[Θ1,Θ2,...,Θ
K
]，其中，任意第k感兴趣区域的角度区间Θ
k
＝[θ
k,start
,θ
k,end
],且满足k为大于或等于1且小于或等于K的整数；步骤S2：设置第一基带波形函数至第K基带波形函数，设为其中，为第k感兴趣区域的角度区间上配置的第k基带波形函数；步骤S3：将第一发射信号至第M发射信号均分别划分为K个子脉冲信号，第m发射信号的K个子脉冲信号包括第m发射信号的第一子脉冲信号至第m发射信号的第K子脉冲信号；第一发射信号的第k子脉冲信号至第M发射信号的第k子脉冲信号对应第k感兴趣区域的角度区间；获取各子脉冲信号的脉冲宽度[T
p,1
,T
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何峰，于雷，董臻，张永胜，粟毅，金光虎，孙造宇，李德鑫，计一飞，何志华，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：