一种星载俯仰维频率扫描波束AMTI方法技术

本发明专利技术公开了一种星载俯仰维频率扫描波束AMTI方法，通过在星载俯仰维频率扫描波束AMTI系统的不同俯仰维天线通道引入时间延迟使得在一定发射信号带宽基础上频率扫描波束扫描角度大大增加；对接收到的回波信号进行距离脉压，再利用地面杂波与空中运动目标的高度维信息差异，进行杂波抑制；最后可利用横虚警CFAR检测器完成对空中运动目标进行检测，并结合卡尔曼滤波器完成对空中运动目标进行跟踪。本发明专利技术能够有效提升波束扫描覆盖区域，以达到对空中非合作运动目标进行广域的效果。对空中非合作运动目标进行广域的效果。对空中非合作运动目标进行广域的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种星载俯仰维频率扫描波束AMTI方法


[0001]本专利技术属于星载雷达探测
，具体涉及一种星载俯仰维频率扫描波束AMTI方法。

技术介绍

[0002]当前民航客机的广域全程主动跟踪监视面临严峻挑战及紧迫性。各国急需发展民航客机全程主动跟踪探测预警系统，星载俯仰维频率扫描波束空中动目标指示(Air Moving Target Indication，AMTI)预警雷达系统可对民航客机、通航飞机等民用飞行器实现无国界广域主动跟踪监视。与此同时，各国急需研制自己的远程空中目标预警系统，星载俯仰频率扫描波束AMTI预警雷达系统可实现对远程导弹、空中隐身飞机、临近空间飞行器等军事目标进行长时间、远距离、广域监测及预警。星载俯仰频率扫波束AMTI预警雷达，不受空域的限制，可以在任意时间、任意地点全天时全天候对空中目标实现远距离、长时间的探测、跟踪及预警，具有非常重要的民用价值和军事研究意义。
[0003]对于星载雷达空中运动目标探测，面临的关键问题是雷达工作模式问题。由于星载俯仰维频率扫描AMTI雷达空中运动目标探测时存在目标非合作特性，直接利用已有星载雷达探测技术及工作模式，将无法对完成对空中运动目标进行有效广域探测。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种星载俯仰维频率扫描波束AMTI方法，通过在星载俯仰维频率扫描波束AMTI系统的不同俯仰维天线通道引入时间延迟使得在一定发射信号带宽基础上频率扫描波束扫描角度大大增加；对接收到的回波信号进行距离脉压，再利用地面杂波与空中运动目标的高度维信息差异，进行杂波抑制；最后可利用横虚警CFAR检测器完成对空中运动目标进行检测，并结合卡尔曼滤波器完成对空中运动目标进行跟踪。本专利技术能够有效提升波束扫描覆盖区域，以达到对空中非合作运动目标进行广域的效果。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
[0006]步骤1：星载俯仰维频率扫描波束AMTI系统包括俯仰维天线阵和方位维天线阵；所述俯仰维天线的阵元个数为N
r
，所述方位维天线阵的阵元个数为N
a
；将方位维天线阵划分为nan个子阵，满足nan<N
a
；将俯仰维天线阵划分为nrn个子阵，允许单一阵元划分为一个子阵，即满足nrn≤N
r
；
[0007]步骤2：对俯仰维天线阵的每个子阵引入发射时间延迟
△
t
n
及相位加权
[0008]雷达发射参考信号为其中s0(t)是任意波形信号，t为距离快时间，A为发射信号幅度，T为信号时宽；s0(t)对应的频谱为S0(f
r
)，f
r
为距离快时间对应的频率；
[0009]第n个子阵雷达发射信号为：
[0010]步骤3：雷达在工作过程中发射宽带信号，实现俯仰维频率相控正波束扫描；
[0011]步骤4：根据回波信号时宽，即波束在场景的驻留时间设定接收窗口宽度及接收时刻，完成回波信号的接收；
[0012]步骤5：对接收到的回波信号进行距离脉压，根据波束在杂波场景的驻留时间设定参考信号带宽，同时对参考信号的载频在整个发射信号带宽内进行步进，并对回波信号进行滑窗匹配滤波，每一个载频对应着一个压缩结果；
[0013]步骤6：根据雷达到杂波场景斜距设定波束扫描速度，保证整个杂波场景水平线的目标回波信号在相同时刻抵达雷达接收天线；
[0014]以零时间延迟为参考，目标时延大小对应目标的高度位置信息；对于具有相同高度不同水平位置的目标，方位向利用平台运动及方位实际阵列形成多普勒分辨能力进行位置区分；对于距离向水平位置，由于俯仰频率扫描脉冲信号的使用使得不同位置的目标回波信号对应不同中心频率，该中心频率同时与俯仰角度一一对应，利用该中心频率对距离向水平位置信息进行重构并加以区分；
[0015]步骤7：利用地面杂波与空中运动目标的高度维信息差异，根据星载俯仰频率扫描波束AMTI雷达杂波距离压缩结果进行杂波抑制；
[0016]步骤8：在步骤7的杂波抑制基础上，利用横虚警CFAR检测器完成对空中运动目标进行检测；结合卡尔曼滤波器完成对空中运动目标进行跟踪。
[0017]优选地，所述s0(t)为线性调频信号或非线性调频信号或编码信号。
[0018]本专利技术的有益效果如下：
[0019]本专利技术克服了已有星载雷达无法对空中非合作运动目标进行探测时出现波束覆盖区域有限、回波数据量大等问题，在不同俯仰维通道引入时间延迟使得在一定发射信号带宽基础上频率扫描波束扫描角度大大增加，有效提升波束扫描覆盖区域，以达到对空中非合作运动目标进行广域的效果。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的发射及接收信号示意图。
[0021]图2是本专利技术实施例空中运动目标AMTI处理跟踪结果，其中，(a)
‑
(i)为连续子脉冲空中运动目标跟踪结果。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0023]针对已有星载雷达探测技术难于有效完成对空中非合作运动目标进行探测，本专利技术的目的在于提出一种星载俯仰维频率扫描波束AMTI方法，该方法可以有效实现对空中非合作运动目标进行广域探测。
[0024]一种星载俯仰维频率扫描波束AMTI方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0025]步骤1：星载俯仰维频率扫描波束AMTI系统由俯仰维天线阵及方位维天线阵组成，俯仰维天线阵元个数为N
r
，方位阵元个数为N
a
；将方位维天线阵划分为nan个子阵，要求nan<
N
a
；可将俯仰维天线阵分为nrn个子阵，允许单一阵元划分为一个子阵，即nrn≤N
r
。
[0026]步骤2：对于俯仰维天线阵每个子阵引入一个发射时间延迟
△
t
n
及相位加权雷达发射参考信号为其中s0(t)可以是线性调频信号、或非线性调频信号、或编码信号及其他任意波形信号，t为距离快时间，A为发射信号幅度、T为信号时宽。s0(t)对应的频谱为S0(f
r
)，f
r
为距离快时间对应的频率。第n个子阵雷达发射信号为：
[0027]步骤3：如图1所示，雷达在工作过程中通过发射宽带信号，可实现俯仰维频率相控正波束扫描。结合俯仰维阵元间时间延迟
△
t
n
，实现在一定扫描频率范围内有效扩展波束扫描范围，大大增加对目标的探测区域。相位加权的引入，保证波束扫描区域指向预期的探测区域。与此同时，结合探测几何结构，通过设计波束扫描区域使得不同场景区域的回波信号同时到达接收天线，可以大大缩短接收窗口时间，有效减少采样数据量。
[0028]步骤4：由于场景回波均在相同时刻抵达接受天线，可根据回波信号时宽，即波束在场景本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载俯仰维频率扫描波束AMTI方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：星载俯仰维频率扫描波束AMTI系统包括俯仰维天线阵和方位维天线阵；所述俯仰维天线的阵元个数为N
r
，所述方位维天线阵的阵元个数为N
a
；将方位维天线阵划分为nan个子阵，满足nan<N
a
；将俯仰维天线阵划分为nrn个子阵，允许单一阵元划分为一个子阵，即满足nrn≤N
r
；步骤2：对俯仰维天线阵的每个子阵引入发射时间延迟
△
t
n
及相位加权雷达发射参考信号为其中s0(t)是任意波形信号，t为距离快时间，A为发射信号幅度，T为信号时宽；s0(t)对应的频谱为S0(f
r
)，f
r
为距离快时间对应的频率；第n个子阵雷达发射信号为：步骤3：雷达在工作过程中发射宽带信号，实现俯仰维频率相控正波束扫描；步骤4：根据回波信号时宽，即波束在场景的驻留时间设定接收窗口宽度及接收时刻，完成回波信号的接收；步骤5：对接收到的回波...

【专利技术属性】
技术研发人员：张双喜，刘艳阳，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：