【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于角度测量，尤其涉及一种毫米波雷达目标俯仰角度测量方法及系统。
技术介绍
1、雷达，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。在现有毫米波雷达测角方法中，当利用二维面阵来同时测角俯仰角和水平角度时，由于俯仰角度与水平角度的耦合关系，在检测目标的俯仰角度时，一般都需要先计算出水平角度，再将水平角度带入到俯仰阵列中进行俯仰角度检测，或者直接进行二维角度扫描，这些方法需要的运算量非常大，由于耦合关系，水平角度和俯仰角度之间互相影响，水平角度的计算误差将导致俯仰测角的误差变大。
2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
3、在现有毫米波雷达测角方法中，在检测目标的俯仰角度时，一般都需要先计算出水平角度，再将水平角度带入到俯仰阵列中进行俯仰角度检测，这种方法不仅计算复杂，因为水平角度计算误差，导致俯仰测角受水平测角影响，导致俯仰测角误差增大。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种毫米波雷达目标俯仰角度测量方法及系统。
2、本专利技术是这样实现的，设计具有水平对称性的阵列天线，计算俯仰角时，通过对称性去除水平角度的影响，在未知水平角度的情况下，直接计算出俯仰高角度。一种毫米波雷达目标俯仰角度测量方法包括：
3、步骤
4、步骤二，利用特定阵元之间的相位关系，对俯仰角度进行直接求解。
5、进一步，所述设计阵列天线布阵方法如下：
6、(a)阵列天线中至少1个天线与其余阵列天线俯仰位置错开一定距离；
7、(b)至少有2个相同俯仰位置的天线与不同俯仰位置的天线水平间距相同且分别位于俯仰天线的左右两边。
8、进一步，所述利用特定阵元之间的相位关系，对俯仰角度进行直接求解方法：
9、根据阵列天线设计，得到各个天线对应的雷达回波信号相位为φ1…φn，得到2组相位差值：
10、δφ32＝φ3-φ2
11、δφ34＝φ3-φ4
12、根据雷达测角原理，可以得到以下方程：
13、
14、
15、因此，可以得到俯仰角计算公式为：
16、
17、解上述公式得到：
18、
19、从上述计算公式可以看到，俯仰角度θ的计算只与阵列接收相位差δφ32、δφ34和俯仰错开距离zah相关，与水平角度无关。
20、根据阵列天线特点，即得到
21、
22、本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述方法的毫米波雷达目标俯仰角度测量系统，包括：
23、阵列天线布阵模块，设计用于实现特定的天线布局，其中至少1个天线元素的俯仰位置与其余天线元素错开一定距离；
24、相位分析模块，用于利用阵列天线接收到的信号之间的相位关系，直接对目标的俯仰角度进行求解；
25、计算处理模块，根据阵列天线布阵和接收到的信号相位差，计算目标的俯仰角度，其计算公式只依赖于阵列接收的相位差和天线之间的俯仰错开距离，与水平角度无关。
26、进一步，所述阵列天线布阵模块包括：
27、至少一组天线，其俯仰位置相对于其他天线错开一定距离；
28、至少两个相同俯仰位置的天线元素，与不同俯仰位置的天线元素水平间距相同，且分别位于不同俯仰位置天线的左右两边；
29、布阵配置设计以优化俯仰角度的直接测量，减少由于水平角度计算误差导致的俯仰角度测量误差。
30、进一步，所述相位分析模块和计算处理模块联合工作，实现以下功能：
31、从阵列天线接收信号，提取相位信息，并计算出相位差值；
32、利用预设的雷达测角原理方程，根据相位差值和天线的布阵特性直接计算目标的俯仰角度。
33、一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述毫米波雷达目标俯仰角度测量方法的步骤。
34、一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述毫米波雷达目标俯仰角度测量方法的步骤。
35、一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现所述毫米波雷达目标俯仰角度测量方法。
36、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
37、第一、相比传统检测俯仰角度的方法，本方法利用特殊的阵列设计，只需要满足(a)阵列天线中至少1个天线与其余阵列天线俯仰位置错开一定距离；(b)至少有2个相同俯仰位置的天线与不同俯仰位置的天线水平间距相同且分别位于俯仰天线的左右两边，其中一种可能的阵列天线设计如下：，不需要缩小阵列孔径，所以不会降低水平角度的测角精度。
38、本方法计算俯仰角度与水平角度无关，因而不会引入水平角度的检测误差，提高了俯仰角度的测量精度，且运算相比现有方法更加简单。
39、第二，本专利技术通过设计一定形状的阵列天线，使得雷达在测量俯仰角度时，能够直接通过阵列回波信号计算俯仰角度，不用先计算水平角度，从而使俯仰角度的计算不受水平角度影响。相比传统检测俯仰角度的方法，本方法利用特殊的阵列设计，不需要缩小阵列孔径，所以不会降低水平角度的测角精度。本方法计算俯仰角度与水平角度无关，因而不会引入水平角度的检测误差，提高了俯仰角度的测量精度，且运算相比现有方法更加简单，节省了运算量。
40、本专利技术提出了一种新的计算目标俯仰角的方法，利用阵列对称性直接计算目标俯仰角，该方法在未知水平角的情况下可以快速计算出俯仰角，且运算量小，填补了国内外行业技术空白。
41、第三、本专利技术的突出优点和积极效果还包括：
42、独立俯仰角测量：通过创新的天线布阵和计算方法，本专利技术实现了俯仰角度的独立测量，无需依赖于水平角度，这在雷达技术中是一个重要的进步。
43、降低系统复杂性：简化了雷达系统的计算流程，降低了对高性能计算资源的依赖，从而减少了系统的整体复杂性。
44、提高测量准确性和可靠性：由于减少了误差传递，本专利技术提高了测量的准确性和可靠性，这对于雷达系统尤其重要，尤其是在需要高精度定位的军事和航空应用中。
45、增强雷达系统的适应性：提高了雷达系统对快速移动目标的追踪能力，使其更加适应于动态和复杂的环境条件。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种毫米波雷达目标俯仰角度测量方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述毫米波雷达目标俯仰角度测量方法，其特征在于，所述设计阵列天线布阵方法如下：
3.如权利要求1所述毫米波雷达目标俯仰角度测量方法，其特征在于，所述利用特定阵元之间的相位关系，对俯仰角度进行直接求解方法：
4.一种基于权利要求1所述方法的毫米波雷达目标俯仰角度测量系统，其特征在于，包括：
5.如权利要求4所述毫米波雷达目标俯仰角度测量系统，其特征在于，所述阵列天线布阵模块包括：
6.如权利要求4所述毫米波雷达目标俯仰角度测量系统，其特征在于，所述相位分析模块和计算处理模块联合工作，实现以下功能：
7.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-3任意一项所述毫米波雷达目标俯仰角度测量方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-3任意一项
9.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求1-3任意一项所述毫米波雷达目标俯仰角度测量方法。
...【技术特征摘要】
1.一种毫米波雷达目标俯仰角度测量方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述毫米波雷达目标俯仰角度测量方法，其特征在于，所述设计阵列天线布阵方法如下：
3.如权利要求1所述毫米波雷达目标俯仰角度测量方法，其特征在于，所述利用特定阵元之间的相位关系，对俯仰角度进行直接求解方法：
4.一种基于权利要求1所述方法的毫米波雷达目标俯仰角度测量系统，其特征在于，包括：
5.如权利要求4所述毫米波雷达目标俯仰角度测量系统，其特征在于，所述阵列天线布阵模块包括：
6.如权利要求4所述毫米波雷达目标俯仰角度测量系统，其特征在于，所述相...
【专利技术属性】
技术研发人员：李会勇，李明，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院衢州，
类型：发明
国别省市：
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