一种基于锥台共形相控阵的目标定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于锥台共形相控阵的目标定位方法，属于雷达技术领域，解决了现有技术中无法针对基于锥台共形相控阵的目标的高精度探测定位问题。该方法包括：步骤1、沿锥台共形相控阵的圆周向扇区和上下锥台划分子阵并编号；步骤2、提取当前锥台相控阵波束指向角并进行相位计算；步骤3、步识别天线单元的遮挡情况；骤5、根据波束指向离轴角θ与前向/侧向扫描模式阈值角θ'大小，选择应进入的差波束合成模式；步骤6、进行目标检测；步骤7、对目标距离提取；步骤8、目标角度提取。本发明专利技术实现了针对锥台共形相控阵对目标的高精度探测定位。测定位。测定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于锥台共形相控阵的目标定位方法


[0001]本专利技术涉及雷达
，尤其涉及一种基于锥台共形相控阵的目标定位方法。

技术介绍

[0002]进入新世纪以来，一方面，为满足空气动力学性能，飞行器平台呈现越来越多的异形结构特征；另一方面，为实现电子平台多功能化，要求天线系统与飞行器进行一体化设计。常规平面天线体制由于结构和性能的局限性，已经难以满足上述发展的需要，而共形相控阵技术作为重要的解决途径而愈加受到重视。
[0003]圆锥体是一种典型共形体代表，其波束形成关键技术可以与其它共形体有良好的共通性。基于锥台表面的共形相控阵可以同时具备大角度扫描和前向探测能力。
[0004]和差单脉冲测角是雷达实现测角的主要途径之一。其基本原理是对接收的雷达目标回波进行处理，构造和路及差路方向图，形成和差回波信息，并利用目标回波信息在和路及差路之中的差异性，通过特定算法模型提取出目标偏离波束指向轴的角度，从而获取目标角度。
[0005]在共形曲面上，由于各天线阵元的位置不同导致单元方向指向不一致，同时在宽角扫描时，存在波束扫描过程中结构遮挡等问题，只利用一套固定的和差波束形成网络无法满足波束形成需求，甚至会有无法形成差方向图的问题。因此，为了满足共形相控阵单脉冲测角需求，需要在波束切换过程中对各子阵进行动态选取和组合，以形成共形相控阵的和差波束。

技术实现思路

[0006]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种基于锥台共形相控阵的目标定位方法，用以解决现有技术无法针对锥台共形相控阵对目标的高精度探测进行定位的技术问题。
[0007]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术提供了一种基于锥台共形相控阵的目标定位方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1、根据锥台共形相控阵结构特点，沿圆周向扇区和上下锥台划分子阵并编号；
[0010]步骤2、提取当前锥台相控阵波束指向角
[0011]步骤3、根据波束指向方向上单元的遮挡情况，打开未受遮挡的天线单元的射频收发通道，关闭受遮挡的天线单元的射频收发通道；
[0012]步骤4、和路回波由锥台相控阵所有子阵接收回波叠加形成；
[0013]步骤5、根据波束指向离轴角θ与前向/侧向扫描模式阈值角θ'大小，选择应进入的差波束合成模式；
[0014]步骤6、对和路回波信号进行脉冲压缩处理，以进行目标检测；
[0015]步骤7、对步骤6检测的目标距离进行提取；
[0016]步骤8、根据提取的目标距离获得目标角度并进行提取。
[0017]进一步地，在所述步骤6中，针对和路脉压处理后数据，通过恒虚警检测方法，获取目标点在和路脉压处理后数据中,相对于起始点位所处的位置Np。
[0018]进一步地，在所述步骤7中，目标距离通过下式获得：
[0019][0020]其中R
gate
为回波波门前沿距离；
[0021]C为光速；
[0022]t
s
为回波采样间隔；
[0023]Np为目标检测获取的目标点位。
[0024]进一步地，在步骤8中，目标角度提取过程为：根据目标检测获取的目标点位Np，从和路脉压处理后数据、俯仰差脉压处理后数据、方位差脉压处理后数据中，分别提取目标点位Np位置处的数值，并通过下式获取角误差值：
[0025][0026][0027]其中，PhiErr/ThetaErr：方位角误差/俯仰角误差；
[0028]方位差脉压处理后数据中目标点位置处数值/俯仰差脉压处理后数据中目标点位置处数值；
[0029]∑
point
：和路差脉压处理后数据中目标点位置处数值。
[0030]目标方位角PhiAngle和俯仰角ThetaAngle运算公式如下： PhiAngle＝PhiBoshu+(PhiErr
×
PhiERROR_ADJUST_k+PhiERROR_ADJUST_b) ThetaAngle＝ThetaBoshu+(ThetaErr
×
ThetaERROR_ADJUST_k+ThetaERROR_ADJUST_b)
[0031]其中，PhiBoshu/ThetaBoshu：雷达波束的方位角/俯仰角；
[0032]PhiErr/ThetaErr：方位角误差/俯仰角误差；
[0033]PhiERROR_ADJUST_k/ThetaERROR_ADJUST_k：方位角误差调整系数k/俯仰角误差调整系数k；
[0034]PhiERROR_ADJUST_b/ThetaERROR_ADJUST_b：方位角误差调整系数b/俯仰角误差调整系数b。
[0035]进一步地，在所述步骤2中，锥台共形相控阵波束指向描述采用右手系坐标形式，锥台共形相控阵波束指向离轴角θ为波束指向方向矢量与 z轴夹角，随与z轴夹角增大取值增大，取值范围为[0
°
,180
°
]。
[0036]进一步地，在所述步骤2中，锥台共形相控阵波束指向方位角为波束指向方向矢量在xoy面的投影矢量与x轴的夹角，随逆时针方向取值增大，取值范围为[
‑
180
°
，180
°
]。
[0037]进一步地，在所述步骤3中，天线单元n的遮挡情况由单元n法向单位矢量与波束指向单位矢量的内积决定，若则天线单元n不受遮挡；若则天线单元n受遮挡；
[0038]其中θ
L
为单天线元开关阈值角，其选取值由天线单元方向图在偏离法向方向上的幅值大小决定。
[0039]进一步地，在所述步骤5中，阈值角θ'的选择由锥台共形相控阵单元被遮挡数量比例决定；
[0040]当波束指向离轴角θ小于阈值角θ'时，则大于一半的单元都不被遮挡，在整阵按扇区进行差波束形成时，不会出现无法形成差波束的情况，流程进入前向扫描模式；
[0041]当波束指向离轴角θ大于阈值角θ'时，有半数扇区单元会被遮挡，在整阵按扇区进行差波束形成时，会出现参与差波束合成的两部分回波能量相差悬殊，无法形成差波束的情况，进入侧向扫描模式。
[0042]进一步地，在所述步骤5中，若采用前向扫描模式，根据方位角分别确定参与俯仰差和方位差回波信号合成的组阵方案，合成俯仰差、方位差回波信号，进入后续信号处理流程。
[0043]进一步地，在所述步骤5中，若采用侧向扫描模式，俯仰差回波信号由上下两层锥台之差构成，根据方位角分别确定参与方位差回波信号合成的组阵方案，合成俯仰差、方位差回波信号，进入后续信号处理流程。
[0044]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0045](1)本专利技术通过设计其阵列子阵划分，并对所有编号的子阵(1
‑
16) 的回波信号进行叠加，获得锥台共形相控阵和路回波信号；并根据雷达波束指向方向，动态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于锥台共形相控阵的目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据锥台共形相控阵结构特点，沿圆周向扇区和上下锥台划分子阵并编号；步骤2、提取当前锥台相控阵波束指向角步骤3、根据波束指向方向上单元的遮挡情况，打开未受遮挡的天线单元的射频收发通道，关闭受遮挡的天线单元的射频收发通道；步骤4、和路回波由锥台相控阵所有子阵接收回波叠加形成；步骤5、根据波束指向离轴角θ与前向/侧向扫描模式阈值角θ'大小，选择应进入的差波束合成模式；步骤6、对和路回波信号和差路回波信号均进行脉冲压缩处理，以进行目标检测；步骤7、对步骤6检测的目标进行目标距离提取；步骤8、根据提取的目标距离获得目标角度并进行提取；步骤9、根据目标距离和目标角度信息实现目标定位。2.根据权利要求1所述的基于锥台共形相控阵的目标定位方法，其特征在于，在所述步骤6中，针对和路脉冲压缩处理后数据，通过恒虚警检测方法，获取目标点在和路脉冲压缩处理后数据中，相对于起始点位所处的位置Np。3.根据权利要求2所述的基于锥台共形相控阵的目标定位方法，其特征在于，在所述步骤7中，目标距离通过下式获得：其中R
gate
为回波波门前沿距离；C为光速；t
s
为回波采样间隔；Np为目标检测获取的目标点位。4.根据权利要求3所述的基于锥台共形相控阵的目标定位方法，其特征在于，在所述步骤8中，目标角度提取过程为：根据目标检测获取的目标点位Np，从和路脉压处理后数据、俯仰差脉压处理后数据、方位差脉压处理后数据中，分别提取目标点位Np位置处的数值，并通过下式获取角误差值：位差脉压处理后数据中，分别提取目标点位Np位置处的数值，并通过下式获取角误差值：其中，PhiErr/ThetaErr：方位角误差/俯仰角误差；方位差脉压处理后数据中目标点位置处数值/俯仰差脉压处理后数据中目标点位置处数值；∑
point
：和路差脉压处理后数据中目标点位置处数值。目标方位角PhiAngle和俯仰角ThetaAngle运算公式如下：PhiAngle＝PhiBoshu+(PhiErr
×
PhiERROR_ADJUST_k+PhiERROR_ADJUST_b)
ThetaAngle＝ThetaBoshu+(ThetaErr
×
ThetaERROR_ADJUST_k+ThetaERROR_ADJUST_b)其中，PhiBoshu/ThetaBoshu：雷达波束的方位角/俯仰角；Ph...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙一北，耿强，齐文超，
申请(专利权)人：北京华航无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：