基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法
【专利摘要】本发明属于外辐射源雷达目标方位角测定【技术领域】，特别涉及基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法。该基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法包括以下步骤：所述外辐射源雷达采用八单元均匀圆阵天线接收信号，八单元均匀圆阵天线用于产生18个接收波束；设置第m个接收波束的低副瓣权系数向量，m取1至18；对八单元均匀圆阵天线接收的信号进行杂波相消处理，得出每个接收波束的杂波相消后信号；对第m个接收波束的杂波相消后信号进行匹配滤波，得出第m个接收波束的匹配滤波后信号根据至中最大的三个值，估计出目标方位角范围；在所述目标方位角范围内搜索预先构建的比幅表，得出目标的真实方位角θe。
【专利说明】基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法
【技术领域】
[0001]本发明属于外辐射源雷达目标方位角测定【技术领域】，特别涉及基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，可在参考信号包含有目标回波信号时更精确地测量得到目标的方位角。
【背景技术】
[0002]外辐射源雷达本身不发射电磁波，而是利用已存在的民用信号(如FM、GSM、电视信号、wlan信号等)作为照射源，对目标进行探测和定位，具有生存能力强、反隐身、抗低空突防及成本低等优势。
[0003]外辐射源雷达天线接收信号中不仅包含目标回波信号，而且包含直达波与多径杂波信号。目标回波的能量远远低于直达波以及多径杂波的能量，因此不能直接使用基于子空间的空间谱估计方法进行测角，也不能像测量直达波的到达角那样直接对天线的接收信号进行比幅测角。现有的基于ad-hoc天线的比相测角方法中，采用四元圆阵天线，对阵列孔径与信号波长之间的关系有特殊的要求，即天线的半径应小于信号波长的四分之一，而这样做会导致阵列孔径过小， 阵元之间具有较强的耦合效应，阵列流形将发生变化；并且阵列孔径越小，空间分辨率就越低，同时该方法没有考虑参考信号中含有目标回波时对测角精度的影响。实际中参考信号中往往含有目标回波，会对该方法的测角精度产生很大的影响。基于压缩感知的超分辨技术进行测角计算量太大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法。本发明采用方向图综合技术产生覆盖全空间的18个波束对目标进行扫描。通过杂波相消、距离多普勒处理，大大提高目标的信杂比，在距离多普勒平面上进行比幅测角，大大提高了测角的精度。针对参考信号中包含目标回波的情况提出了修正的测角方案，修正的测角方案与原始方法相比在参考信号中包含目标回波时能够更加精确地测量的到目标的方位角。
[0005]实现本发明目的的思路是，由于外辐射源雷达目标回波信号通常远弱于直达波和多径杂波，杂波相消以后目标回波的能量也比杂波剩余以及噪声低很多，因此首先需要对接收信号进行波束扫描与杂波相消处理，从空域和时域上消掉直达波和多径杂波，然后对杂波相消以后的信号进行能量积累，之后再进行比幅测角。
[0006]为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0007]基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法包括以下步骤:
[0008]步骤I，所述外辐射源雷达采用八单元均匀圆阵天线接收信号，八单元均匀圆阵天线用于产生18个接收波束；设置第m个接收波束的主瓣指向、主瓣宽度、副瓣区域，m取I至18 ;得出第m个接收波束的低副瓣权系数向量COni ；
[0009]步骤2，根据每个接收波束的低副瓣权系数向量，对所述八单元均匀圆阵天线接收的信号进行杂波相消处理，得出每个接收波束的杂波相消后信号；第!11个接收波束的杂波相消后信号为L (t);
[0010]步骤3，对第m个接收波束的杂波相消后信号rm(t)进行匹配滤波，得出第m个接收波束的匹配滤波后信号根据Ml至|d8|中最大的三个值，估计出目标方位角范围；在
所述目标方位角范围内搜索预先构建的比幅表，得出目标的真实方位角Θ eo
[0011]本发明的特点和进一步改进在于:
[0012]在步骤I中，所述外辐射源雷达采用八单元均匀圆阵天线接收信号，八单元均匀圆阵天线用于产生18个接收波束，第I个接收波束的主瓣指向作为0°方向，第m个接收波束的主瓣指向为0m Q，0m；o = (m-1) X20°，111取1至18;
[0013]根据所要观察的空域，将每个接收波束的主瓣宽度设置为Λ，0° <Λ〈360° ;
[0014]如果
【权利要求】
1.基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I，所述外辐射源雷达采用八单元均匀圆阵天线接收信号，八单元均匀圆阵天线用于产生18个接收波束；设置第m个接收波束的主瓣指向、主瓣宽度、副瓣区域，m取I至18 ;得出第m个接收波束的低副瓣权系数向量ωπ; 步骤2，根据每个接收波束的低副瓣权系数向量，对所述八单元均匀圆阵天线接收的信号进行杂波相消处理，得出每个接收波束的杂波相消后信号；第m个接收波束的杂波相消后信号为rjt)； 步骤3，对第m个接收波束的杂波相消后信号rm(t)进行匹配滤波，得出第m个接收波束的匹配滤波后信号rmd;根据|r1d|至|rj18 |中最大的三个值,估计出目标方位角范围;在所述目标方位角范围内搜索预先构建的比幅表，得出目标的真实方位角Θ eo
2.如权利要求1所述的基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，其特征在于，在步骤I中，所述外辐射源雷达采用八单元均匀圆阵天线接收信号，八单元均匀圆阵天线用于产生18个接收波束，第I个接收波束的主瓣指向作为0°方向，第m个接收波束的主瓣指向为 0m，Q，0m；o = (m-1) X20°，111取1 至 18; 根据所要观察的空域，将每个接收波束的主瓣宽度设置为Λ，0° <Λ〈360° ;
如果
3.如权利要求1所述的基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，其特征在于，在步骤I中，针对每个接收波束，将其最大副瓣电平与主瓣电平的比值设为β，β ∈ (O, 1)； 然后，按照下式计算第m个接收波束的低副瓣权系数向量ωn:
4.如权利要求1所述的基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，其特征在于，所述步骤2的具体子步骤为: (2.1)将八单元均匀圆阵天线接收的信号表示为X(t)，利用每个接收波束的低副瓣权系数向量对八单元均匀圆阵天线接收的信号进行加权求和，得出对应接收波束的加权后信号；第1!1个接收波束的加权结果信号ym(t)为:
5.如权利要求1所述的基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，其特征在于，在步骤3中，首先对每个接收波束的杂波相消后信号进行匹配滤波，得出每个接收波束的匹配滤波后信号；第!11个接收波束的匹配滤波后信号为:
6.如权利要求4所述的基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法，其特征在于，在步骤3中，在所述目标方位角范围内搜索预先构建的比幅表，根据以下优化模型得出目标的真实方位角Θ…
【文档编号】G01S13/06GK104020465SQ201410242100
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月3日 优先权日:2014年6月3日
【发明者】王俊, 王珏, 吕小永, 乔家辉 申请人:西安电子科技大学