一种分布孔径雷达栅瓣效应补偿方法及系统技术方案

技术编号:36984170 阅读:16 留言:0更新日期:2023-03-25 18:02
本发明专利技术提供了一种分布孔径雷达栅瓣效应补偿方法及系统,涉及雷达信号处理领域技术领域,包括:调整波束指向角发射多个脉冲,利用波束扫描补偿分布孔径雷达的天线方向图中栅瓣间的缝隙,具体步骤为:获取分布孔径雷达天线方向图;获取分布孔径雷达天线方向图主瓣附近的栅瓣和零点位置;根据波束扫描补偿准则获取补偿脉冲的波束扫描角度;根据补偿脉冲的波束扫描角度获取观测范围多脉冲的累积功率。本发明专利技术能够适用于高动态平台、长基线、孔径数量少和阵元间距较大的情况,对信号带宽、阵元位置等参数的限制低,适用性宽,受误差影响较小,有效提高了能量利用率和空间搜索探测的效率,并且有效覆盖了单个雷达可视范围内的探测盲区。且有效覆盖了单个雷达可视范围内的探测盲区。且有效覆盖了单个雷达可视范围内的探测盲区。

【技术实现步骤摘要】
一种分布孔径雷达栅瓣效应补偿方法及系统


[0001]本专利技术属于雷达信号处理领域,具体涉及一种分布孔径雷达栅瓣效应补偿方法及系统。

技术介绍

[0002]分布孔径雷达(Distributed Aperture Radar,DAR)是指一种能够对相邻阵元间距较大的单元雷达信号进行相参处理从而提升目标回波的信噪比的新体制雷达系统,相比传统雷达具有探测威力大、角分辨率高、扩展性好和机动性强等优势,以多机相控阵雷达相参协同探测情况为例,对于远场条件下目标后向散射特性随观测角度变化较小,而雷达阵列的基线即相邻阵元间距远大于半波长的情况,雷达阵列天线方向图呈现出严重的栅瓣效应,导致主瓣功率占比下降、角度模糊以及在单元雷达可视区域内出现探测盲区等问题。
[0003]目前,对于解决大间距雷达阵列的栅瓣效应问题的方法主要包括:优化布阵技术、变频抑制技术和虚拟阵元技术,优化布阵技术通过优化算法设计非周期或稀疏的阵列构型来抑制栅瓣,但难以适用于高动态平台和单元孔径数量较少的情况;变频抑制技术通过不同频段的天线方向图对位相乘来抑制栅瓣,但对信号带宽、阵元位置等参数的限制较高,适用性较窄,受误差影响较大;虚拟阵元技术通过内插等方法构造分布孔径间的虚拟阵元使得稀疏阵列变为满阵来抑制栅瓣,但难以适用于孔径数量较少和阵元间距较大的情况,此外,在长基线情况下栅瓣数量多,主瓣宽度窄,现有方法仅通过抑制栅瓣而获得窄主瓣,大幅降低了能量利用率和空间搜索探测的效率。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题,本专利技术的目的在于提供一种分布孔径雷达栅瓣效应补偿方法及系统,通过获取分布孔径雷达天线方向图,获取分布孔径雷达天线方向图主瓣附近的栅瓣和零点位置,根据所述分布孔径雷达天线方向图主瓣附近的栅瓣和零点位置以及波束扫描补偿准则获取补偿脉冲的波束扫描角度,根据所述补偿脉冲的波束扫描角度获取观测范围多脉冲的累积功率,本专利技术能够适用于高动态平台、长基线、孔径数量少和阵元间距较大的情况有效提高了能量利用率和空间搜索探测的效率,并且有效覆盖了单个雷达可视范围内的探测盲区。
[0005]为实现以上目的,本专利技术通过以下技术方案予以实现:
[0006]本专利技术提供了一种分布孔径雷达栅瓣效应补偿方法,调整波束指向角发射多个脉冲,利用波束扫描补偿所述分布孔径雷达的天线方向图中栅瓣间的缝隙,具体步骤为:
[0007]步骤1,获取分布孔径雷达天线方向图;
[0008]步骤2,根据所述分布孔径雷达天线方向图,获取分布孔径雷达天线方向图主瓣附近的栅瓣和零点位置;
[0009]步骤3,根据所述分布孔径雷达天线方向图主瓣附近的栅瓣和零点位置以及波束扫描补偿准则获取补偿脉冲的波束扫描角度;
[0010]步骤4,根据所述补偿脉冲的波束扫描角度获取观测范围多脉冲的累积功率。
[0011]优选地,所述步骤1,获取分布孔径雷达天线方向图,具体包括:
[0012]步骤101,读取所述分布孔径雷达的系统参数,假设阵列以x方向为法线方向,沿y方向分布,子阵均匀分布,所述子阵内的阵元均匀分布,所述分布孔径雷达的工作频率为f
c
,波长为λ,方位向波束指向角为θ
d
,所述子阵数目为M,所述子阵的阵间间距为d
s
,所述子阵内的阵元的数目为N,所述子阵内的阵元的间距为d,可得所有所述子阵内的阵元的总数目为MN,计算所述分布孔径雷达在方位向上的孔径长度,即所述子阵的分布范围为L
s
=Md
s
;单个所述子阵的子孔径长度,即所述子阵内的阵元的分布范围为L=Nd;第i个所述子阵的位置为单个所述子阵内的第j个阵元的相对位置为则所述分布孔径雷达内第z=(i

1)M+j,z=1,

,MN个所述子阵内的阵元的绝对位置为P
z
=P
Mi
+P
Nj
,z=1,

,MN;
[0013]步骤102,计算单个子阵阵列的天线方向图,计算波束指向角θ
d
的空间频率为观测角度θ方向的空间频率为则单个所述子阵阵列在所述观测角度θ方向的天线方向图为
[0014][0015]步骤103,计算子阵单元的天线方向图,将单个所述子阵看作一个阵元,计算所述子阵单元在所述波束指向角θ
d
的空间频率为所述观测角度θ方向的空间频率为则所述子阵单元在所述观测角度θ方向的天线方向图为
[0016][0017]步骤104,根据天线方向图乘积原理,计算所述分布孔径雷达天线方向图,所述分布孔径雷达天线方向图为所述子阵阵列的天线方向图与所述子阵单元的天线方向图的乘积
[0018]F(θ)=F1(θ)F2(θ) (3)
[0019]优选地,所述步骤2,根据所述分布孔径雷达天线方向图,获取分布孔径雷达天线方向图主瓣附近的栅瓣和零点位置,具体包括:
[0020]根据幅值不同所述主瓣附近的栅瓣分为主栅瓣和次栅瓣,首先计算所述主瓣一侧相邻的所述主栅瓣位置为
[0021][0022]在所述主瓣和所述主瓣一侧相邻的所述主栅瓣之间的角度范围(θ
d

major
)内存在M

1个零点,M

2个所述次栅瓣,然后计算所述主瓣和相邻所述主栅瓣之间的零点的位置,第k个零点的位置为
[0023][0024]其次计算所述主瓣和相邻所述主栅瓣间的所述次栅瓣的位置,第k个所述次栅瓣的位置为
[0025][0026]优选地,所述步骤3,根据所述分布孔径雷达天线方向图主瓣附近的栅瓣和零点位置以及波束扫描补偿准则获取补偿脉冲的波束扫描角度,具体包括:
[0027]所述补偿脉冲的微调波束扫描角度根据零点波束扫描补偿准则或半功率点波束扫描补偿准则进行计算;
[0028]若采用所述零点波束扫描补偿准则,所述补偿脉冲的波束扫描角度即为所述主瓣与一侧相邻所述主栅瓣之间的各零点的位置θ
nullk
,k=1,2,

,M

1;
[0029]若采用所述半功率点波束扫描补偿准则,计算所述主瓣的零点波束宽度Θ
BW0
[0030][0031]计算所述主瓣和所述主瓣一侧的相邻所述主栅瓣间的角度间隔ΔΘ
msl
[0032]ΔΘ
msl
=(M

2)
·
Θ
BW0
(8)
[0033]计算半功率点波束宽度Θ
BW3dB
[0034][0035]所述主瓣的右侧功率下降3dB的角度位置θ
r3dB
[0036][0037]估算以波束主瓣半功率点位置发射补偿脉冲所需要的脉冲数N
3dB
[0038][0039]式中[
·
]表示取整,计算半功率点波束扫描补偿脉冲的波束本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布孔径雷达栅瓣效应补偿方法,其特征在于,调整波束指向角发射多个脉冲,利用波束扫描补偿所述分布孔径雷达的天线方向图中栅瓣间的缝隙,具体步骤为:步骤1,获取分布孔径雷达天线方向图;步骤2,根据所述分布孔径雷达天线方向图,获取分布孔径雷达天线方向图主瓣附近的栅瓣和零点位置;步骤3,根据所述分布孔径雷达天线方向图主瓣附近的栅瓣和零点位置以及波束扫描补偿准则获取补偿脉冲的波束扫描角度;步骤4,根据所述补偿脉冲的波束扫描角度获取观测范围多脉冲的累积功率。2.如权利要求1所述的分布孔径雷达栅瓣效应补偿方法,其特征在于,所述步骤1,获取分布孔径雷达天线方向图,具体包括:步骤101,读取所述分布孔径雷达的系统参数,假设阵列以x方向为法线方向,沿y方向分布,子阵均匀分布,所述子阵内的阵元均匀分布,所述分布孔径雷达的工作频率为f
c
,波长为λ,方位向波束指向角为θ
d
,所述子阵数目为M,所述子阵的阵间间距为d
s
,所述子阵内的阵元的数目为N,所述子阵内的阵元的间距为d,可得所有所述子阵内的阵元的总数目为MN,计算所述分布孔径雷达在方位向上的孔径长度,即所述子阵的分布范围为L
s
=Md
s
;单个所述子阵的子孔径长度,即所述子阵内的阵元的分布范围为L=Nd;第i个所述子阵的位置为单个所述子阵内的第j个阵元的相对位置为则所述分布孔径雷达内第z=(i

1)M+j,z=1,

,MN个所述子阵内的阵元的绝对位置为P
z
=P
Mi
+P
Nj
,z=1,

,MN;步骤102,计算单个子阵阵列的天线方向图,计算波束指向角θ
d
的空间频率为观测角度θ方向的空间频率为则单个所述子阵阵列在所述观测角度θ方向的天线方向图为步骤103,计算子阵单元的天线方向图,将单个所述子阵看作一个阵元,计算所述子阵单元在所述波束指向角θ
d
的空间频率为所述观测角度θ方向的空间频率为则所述子阵单元在所述观测角度θ方向的天线方向图为步骤104,根据天线方向图乘积原理,计算所述分布孔径雷达天线方向图,所述分布孔径雷达天线方向图为所述子阵阵列的天线方向图与所述子阵单元的天线方向图的乘积F(θ)=F1(θ)F2(θ) (3)3.如权利要求2所述的分布孔径雷达栅瓣效应补偿方法,其特征在于,所述步骤2,根据所述分布孔径雷达天线方向图,获取分布孔径雷达天线方向图主瓣附近的栅瓣和零点位
置,具体包括:根据幅值不同所述主瓣附近的栅瓣分为主栅瓣和次栅瓣,首先计算所述主瓣一侧相邻的所述主栅瓣位置为在所述主瓣和所述主瓣一侧相邻的所述主栅瓣之间的角度范围(θ
d

major
)内存在M

1个零点,M

2个所述次栅瓣,然后计算所述主瓣和相邻所述主栅瓣之...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙兵王皓川李春升康耀玮植一航赵敏
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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