專利名稱：平面相控陣調(diào)零保形校正的全維和差測(cè)角方法
平面相控陣調(diào)零保形校正的全維和差測(cè)角方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平面相控陣天線陣列的信號(hào)處理方法，該方法可以用于任意陣型的平面相控陣?yán)走_(dá)。
背景技術(shù)：
隨著收/發(fā)(T/R)組件成本的降低以及高速大吞吐量的數(shù)字器件的快速發(fā)展，相控陣天線在民用與國(guó)防領(lǐng)域應(yīng)用日趨增多，如通信多用戶檢測(cè)、導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)并行輸出、測(cè)控一站多星/機(jī)以及雷達(dá)多目標(biāo)探測(cè)等。然而，隨著無(wú)線電設(shè)備的增多、頻碼資源的緊張以及電子對(duì)抗的加劇，相控陣天線通常工作于復(fù)雜干擾(包括無(wú)意或有意干擾)環(huán)境中，這些干擾若不抑制會(huì)導(dǎo)致相控陣天線輸出性能下降甚至極度惡化。這些干擾從空域上分類，可分為旁瓣干擾和主瓣干擾，主瓣干擾由于與期望目標(biāo)空域區(qū)分度小，相比旁瓣干擾更難抑制。
傳統(tǒng)喇叭天線的和差測(cè)角方法具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但是由于只能針對(duì)單個(gè)目標(biāo)且不具備自適應(yīng)抗干擾能力，難以適應(yīng)目前復(fù)雜的電磁環(huán)境?；谧涌臻g的超分辨測(cè)向方法，如多重信號(hào)分類(MUSIC:Multiple Signal Classsification)法、信號(hào)參數(shù)旋轉(zhuǎn)不變估計(jì)(ESPRIT !Estimation of signal parameters via rotational invariancetechniques)法等，雖然在理想條件下能夠獲得優(yōu)良的多目標(biāo)測(cè)向性能，但實(shí)際應(yīng)用中需面對(duì)以下制約因素:一是運(yùn)算量大難以滿足實(shí)時(shí)性要求，二是由于強(qiáng)干擾的存在會(huì)影響弱目標(biāo)的測(cè)角。
將和差測(cè)角方法應(yīng)用于相控陣天線，可同時(shí)獲得前者的高實(shí)時(shí)性和后者的多波束與自適應(yīng)能力。然而，干擾抑制會(huì)影響主瓣的形狀，使得鑒角曲線畸變導(dǎo)致目標(biāo)的角度估計(jì)偏差增大，干擾離主瓣越近，畸變?cè)絿?yán)重。目前已有的自適應(yīng)和差測(cè)角方法可分為兩類:一是鑒角畸變可接受的和差類方法，主要針對(duì)遠(yuǎn)區(qū)旁瓣干擾；二是自適應(yīng)和差鑒角曲線校正方法，如利用一階和高階泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)的校正方法，但需要付出額外的校正運(yùn)算代價(jià)。上述方法在主瓣干擾存在 時(shí)，和差鑒角曲線都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重失真，導(dǎo)致測(cè)角誤差非常大。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于任意陣型的平面相控陣的全維調(diào)零保形的和差測(cè)角方法，在獲得良好自適應(yīng)抗干擾能力的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的高精度角度估計(jì)，無(wú)需校正鑒角曲線畸變也無(wú)需測(cè)得干擾方向。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案:
平面相控陣調(diào)零保形校正的全維和差測(cè)角方法，包括以下步驟:
步驟1、構(gòu)造阻塞矩陣，根據(jù)阻塞矩陣和接收數(shù)據(jù)估計(jì)出干擾信息矩陣C =良.Β,其中,為陣列接收數(shù)據(jù)的采樣協(xié)方差矩陣的估計(jì),B為阻塞數(shù)據(jù)中目標(biāo)信號(hào)的阻塞矩陣；
步驟2、利用Taylor和Bayliss函數(shù)獲得波束指向的Taylor和權(quán)矢量W2、方位Bayliss差權(quán)矢量《ΔΥ以及俯仰Bayliss差權(quán)矢量；
步驟3、根據(jù)估計(jì)的干擾信息矩陣C及波束指向的Taylor和權(quán)矢量，通過(guò)調(diào)零保形校正算法分別獲得方位全維和自適應(yīng)權(quán)矢量《ΣΥ及俯仰全維和自適應(yīng)權(quán)矢量《ΣΖ，方位全維和自適應(yīng)權(quán)矢量W2y與俯仰全維和自適應(yīng)權(quán)矢量W2z在主波束角度范圍內(nèi)掃描獲得方位和波束方向圖Psy與俯仰和波束方向圖Psz，方位全維和自適應(yīng)權(quán)矢量W2y與俯仰全維和自適應(yīng)權(quán)矢量《ΣΖ與接收數(shù)據(jù)作波束形成獲得方位全維和波束輸出y2Y及俯仰全維和波束輸出y2z ；
步驟4、由波束指向的方位Bayliss差權(quán)矢量wAY和俯仰Bayliss差權(quán)矢量在主波束角度范圍內(nèi)掃描獲得方位差波束方向圖Pw=W^A,識(shí))與俯仰差波束方向圖Pm爲(wèi)、，由波束指向的方位Bayliss差權(quán)矢量wAY和俯仰Bayliss差權(quán)矢量w.z與接收數(shù)據(jù)作波束形成獲得方位全維差波束輸出,μ =M7(胃與俯仰全維差波束輸出r^=M/ -(w^x) 其中MF表示匹配濾波；
步驟5、根據(jù)方位差波束方向圖ΡΛΥ和方位和波束方向圖ΡΣΥ得到方位差比和鑒角曲線Gy，根據(jù)方位全維差波束輸出y,Y和方位全維和波束輸出y2Y得到方位差比和輸出值ry,根據(jù)俯仰差波束方向圖ΡΛΖ和俯仰和波束方向圖ΡΣΖ得到俯仰差比和鑒角曲線Gz，根據(jù)俯仰全維差波束輸出和俯仰全維和波束輸出y2z得到俯仰差比和輸出值rz ；
步驟6、統(tǒng)計(jì)方位差比和鑒角曲線Gy的拐點(diǎn)個(gè)數(shù)P和俯仰差比和鑒角曲線Gz的拐點(diǎn)個(gè)數(shù)Q，根據(jù)差比和輸出值，采用最接近法獲得目標(biāo)方位角估計(jì)矢量#0及目標(biāo)俯仰角估計(jì)矢量I;
步驟7、從目標(biāo)方位角估計(jì)矢量‘與目標(biāo)俯仰角估計(jì)矢量( 中取分量,配對(duì)組合計(jì)算出方位角估計(jì)值和俯仰角估計(jì)值的CAPON譜，尋找CAPON譜最大值對(duì)應(yīng)的方位角與俯仰角組合，其余為虛假組合予以剔除；
權(quán)利要求
1.平面相控陣調(diào)零保形校正的全維和差測(cè)角方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、構(gòu)造阻塞矩陣，根據(jù)阻塞矩陣和接收數(shù)據(jù)估計(jì)出干擾信息矩陣
2.如權(quán)利要求1所述的平面相控陣調(diào)零保形校正的全維和差測(cè)角方法，其特征在于:所述步驟I包括以下子步驟: 步驟1-1、由陣列接收采樣數(shù)據(jù)矩陣X得到采樣協(xié)方差矩陣的估計(jì)R.:
3.如權(quán)利要求2所述的平面相控陣調(diào)零保形校正的全維和差測(cè)角方法，其特征在于:所述步驟2包括以下子步驟: 步驟2-1、由平面相控陣沿Y軸方向和Z軸方向的孔徑分別生成對(duì)應(yīng)的均勻線陣坐標(biāo)
4.如權(quán)利要求1所述的平面相控陣調(diào)零保形校正的全維和差測(cè)角方法，其特征在于:所述步驟3包括以下子步驟: 步驟3-1、由干擾信息矩陣C及波束指向的Taylor和權(quán)矢量通過(guò)調(diào)零保形校正算法獲得方位全維和自適應(yīng)權(quán)矢量w2Y及俯仰全維和自適應(yīng)權(quán)矢量W2z:
5.如權(quán)利要求1所述的平面相控陣調(diào)零保形校正的全維和差測(cè)角方法，其特征在于:所述步驟5包括以下子步驟:步驟5-1、將方位差波束方向圖ΡΛΥ除以方位和波束方向圖ΡΣΥ得到方位差比和鑒角曲線
6.如權(quán)利要求1所述的平面相控陣調(diào)零保形校正的全維和差測(cè)角方法，其特征在于:所述步驟6包括以下子步驟: 步驟6-1、統(tǒng)計(jì)方位差比和鑒角曲線Gy的拐點(diǎn)個(gè)數(shù)P = Iength(Iy)和俯仰差比和鑒角曲線Gz的拐點(diǎn)個(gè)數(shù)Q= Iength(Iz), Iy為方位差比和鑒角曲線拐點(diǎn)下標(biāo)序列，Iz為俯仰差比和鑒角曲線拐點(diǎn)下標(biāo)序列； 將方位差比和鑒角曲線Gy作差分得方位差分序列dY = diff (Gy)，diff表示差分操作，對(duì)方位差分序列屯右移并復(fù)制第一個(gè)元素得:< = [dr(l)cJr(l)…dr(end-1)]，end表示結(jié)束下標(biāo)，方位差分序列屯與其右移序列點(diǎn)乘后找到結(jié)果符號(hào)為負(fù)的下標(biāo)即為拐點(diǎn)下標(biāo)IFfind(dYOdi<0)，find表示找到滿足要求對(duì)應(yīng)的下標(biāo)操作；俯仰差比和鑒角曲線Gz的拐點(diǎn)個(gè)數(shù)Q的統(tǒng)計(jì)步驟同上； 步驟6-2、根據(jù)差比和輸出值，采用最接近法獲得目標(biāo)方位角估計(jì)矢量#β及目標(biāo)俯仰角估計(jì)矢量I11 ； 將方位差比和鑒角曲線Gy分為P+1段，得到:
全文摘要
平面相控陣調(diào)零保形校正的全維和差測(cè)角方法，根據(jù)阻塞矩陣和接收數(shù)據(jù)估計(jì)出干擾信息矩陣；由Taylor和Bayliss函數(shù)獲得波束指向的Taylor和權(quán)矢量及方位/俯仰Bayliss差權(quán)矢量；通過(guò)調(diào)零保形校正算法獲得方位/俯仰全維和自適應(yīng)權(quán)矢量；由和自適應(yīng)權(quán)矢量以及差權(quán)矢量獲得方位/俯仰的和、差波束方向圖、方位/俯仰全維和波束輸出以及差波束輸出；獲得方位/俯仰差比和鑒角曲線及方位/俯仰差比和輸出值；統(tǒng)計(jì)方位/俯仰差比和鑒角曲線的拐點(diǎn)個(gè)數(shù)，采用最接近法獲得目標(biāo)方位/俯仰角估計(jì)矢量；計(jì)算出方位/俯仰角估計(jì)值的CAPON譜，尋找CAPON譜最大值對(duì)應(yīng)的方位/俯仰角組合，得到目標(biāo)的方位/俯仰角估計(jì)值。
文檔編號(hào)G01S7/36GK103235292SQ20131016546
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者楊緒, 曾操, 王蘭美, 李軍, 陶海紅, 廖桂生 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)