本發(fā)明涉及方向測(cè)量，特別涉及一種陣列雷達(dá)的目標(biāo)波達(dá)方向測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

1、陣列雷達(dá)是一種利用多個(gè)天線單元組成的陣列來(lái)發(fā)射和接收電磁波的雷達(dá)系統(tǒng)，通過(guò)控制這些單元上的信號(hào)相位來(lái)形成掃描的波束，陣列雷達(dá)利用先進(jìn)的天線陣列和數(shù)字技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高效、靈活的電磁波掃描和多目標(biāo)跟蹤能力，不同的陣列雷達(dá)類型各自具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用場(chǎng)景，從戰(zhàn)略預(yù)警到氣象監(jiān)測(cè)都發(fā)揮著重要作用。

2、目前，隨著陣列雷達(dá)的應(yīng)用越來(lái)越普遍，也相應(yīng)地存在一些不足：1、天線陣列中各陣元的電磁特性可能因環(huán)境溫度、濕度等因素而不一致，導(dǎo)致陣列誤差，使得空間譜估計(jì)算法的測(cè)向性能急劇下降；2、雖然多重信號(hào)分類子空間方法能夠突破瑞利限，但是在高速、高機(jī)動(dòng)等短時(shí)突發(fā)信號(hào)環(huán)境下，很難獲得足夠的獨(dú)立同分布快拍數(shù)據(jù)，導(dǎo)致估計(jì)協(xié)方差矩陣誤差較大或產(chǎn)生秩虧損；3、在陣列雷達(dá)實(shí)際傳播環(huán)境中，信號(hào)通過(guò)多條路徑到達(dá)接收天線，這些多徑信號(hào)會(huì)在doa譜上形成多個(gè)譜峰，從而影響測(cè)向精度，特別是在船載和機(jī)載平臺(tái)應(yīng)用中，由于安裝空間限制，陣列天線旁邊可能存在散射體，這些散射體無(wú)法實(shí)時(shí)檢測(cè)到，導(dǎo)致產(chǎn)生的多徑信號(hào)會(huì)在doa譜上形成干擾性質(zhì)的譜峰，甚至造成模糊現(xiàn)象。

3、因此，現(xiàn)提出一種新型的陣列雷達(dá)的目標(biāo)雷達(dá)方向測(cè)量方法解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種陣列雷達(dá)的目標(biāo)波達(dá)方向測(cè)量方法，以解決上述背景中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種陣列雷達(dá)的目標(biāo)波達(dá)方向測(cè)量方法，所述方法包括以下實(shí)施步驟：

3、步驟一：配置陣列雷達(dá)遠(yuǎn)端控制區(qū)域服務(wù)器ip地址信息；

4、步驟二：進(jìn)入環(huán)境預(yù)警端，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)，檢測(cè)天線陣列中各陣元的電磁特性是否出現(xiàn)陣列誤差，并在異常時(shí)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，實(shí)時(shí)發(fā)出預(yù)警提醒；

5、步驟三：進(jìn)入獨(dú)立分布端，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)短時(shí)突發(fā)信號(hào)環(huán)境下快拍數(shù)據(jù)，并進(jìn)行獨(dú)立同分布分類，實(shí)現(xiàn)天線陣列的獨(dú)立分布；

6、步驟四：進(jìn)入多徑調(diào)整端，實(shí)時(shí)檢測(cè)陣列天線周圍是否存在散射體，判斷多徑信號(hào)與直達(dá)信號(hào)相位是否接近危險(xiǎn)值，保證多徑信號(hào)測(cè)向明確。

7、所述環(huán)境預(yù)警端包括陣列分布模塊、信息獲取模塊和特性檢測(cè)模塊；

8、所述陣列分布模塊用于通過(guò)若干個(gè)天線單元組成的陣列來(lái)發(fā)射和接收電磁波雷達(dá)，通過(guò)控制天線單元上的信號(hào)相位形成掃描的波束，設(shè)置等距陣列尺寸及陣列分布的信號(hào)接收器，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的陣列等距分布。

9、所述信息獲取模塊包括環(huán)境監(jiān)測(cè)單元和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值單元；

10、所述環(huán)境監(jiān)測(cè)單元用于通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)天線單元的環(huán)境參數(shù)，環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備包括成像激光雷達(dá)、溫度傳感器、濕度傳感器、地質(zhì)雷達(dá)、網(wǎng)絡(luò)分析儀、平面波綜合儀、頻譜分析儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、信號(hào)發(fā)生器、示波器、熱像儀、無(wú)線電探測(cè)設(shè)備和流速傳感器；

11、所述標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值單元用于設(shè)定當(dāng)前時(shí)刻的天線陣列的標(biāo)準(zhǔn)相位、陣元輸出信號(hào)的波形和幅度、頻率響應(yīng)、耦合度、隔離度和陣元的散射參數(shù)，陣元標(biāo)準(zhǔn)值需要滿足-10db帶寬內(nèi)s11<-10db且s21>-0.5db的條件。

12、所述特性檢測(cè)模塊包括陣列誤差單元、誤差標(biāo)識(shí)單元、誤差預(yù)警單元和標(biāo)識(shí)定位單元；

13、所述陣列誤差單元用于計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻天線陣列電磁特性參數(shù)的誤差，計(jì)算公式如下：

14、

15、其中，和分別是第個(gè)通道的幅度和相位誤差，將當(dāng)前時(shí)刻通過(guò)設(shè)備監(jiān)測(cè)到的參數(shù)數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行差值計(jì)算，若差值=0則判斷陣列精準(zhǔn)，若差值≠0則判斷陣列異常；

16、所述誤差標(biāo)識(shí)單元用于通過(guò)顏色標(biāo)識(shí)將異常參數(shù)進(jìn)行誤差標(biāo)識(shí)，誤差標(biāo)識(shí)通過(guò)帶有顏色的標(biāo)識(shí)點(diǎn)表示；

17、所述誤差預(yù)警單元用于通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)器將異常參數(shù)上報(bào)系統(tǒng)，發(fā)出語(yǔ)音提醒；

18、所述標(biāo)識(shí)定位單元用于通過(guò)定位器將異常參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。

19、所述獨(dú)立分布端包括短時(shí)監(jiān)測(cè)模塊、獨(dú)立分布模塊和信號(hào)分類模塊；

20、所述短時(shí)監(jiān)測(cè)模塊包括信號(hào)快拍單元和快拍記錄單元；

21、所述信號(hào)快拍單元用于通過(guò)單快拍技術(shù)實(shí)現(xiàn)短時(shí)快拍；

22、所述快拍記錄單元用于通過(guò)數(shù)據(jù)記錄儀將短時(shí)快拍的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。

23、所述獨(dú)立分布模塊包括空間譜估計(jì)單元，所述空間譜估計(jì)單元用于通過(guò)后向平滑算法實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻陣列雷法的空間譜，檢測(cè)步驟如下：

24、步驟1：計(jì)算子定義，計(jì)算公式如下：

25、

26、其中，為陣元數(shù)，為信號(hào)個(gè)數(shù)，表示第個(gè)信號(hào)的相位差；

27、步驟2：計(jì)算相關(guān)矩陣，公式如下：

28、

29、其中，為子陣個(gè)數(shù)，是第個(gè)子陣的協(xié)方差，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果為或時(shí)，則表示為滿秩矩陣，從而避免秩虧損問(wèn)題。

30、所述信號(hào)分類模塊包括陣列獨(dú)立單元和獨(dú)立顯示單元；

31、所述陣列獨(dú)立單元用于通過(guò)迭代超分辨技術(shù)重構(gòu)接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣，將估計(jì)出的空間譜進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并通過(guò)陣列獨(dú)立分布對(duì)單快拍數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理；

32、所述獨(dú)立顯示單元用于通過(guò)多源數(shù)據(jù)通道實(shí)時(shí)可視化顯示單快拍數(shù)據(jù)。

33、所述多徑調(diào)整端包括散射體檢測(cè)模塊、相位判斷模塊和測(cè)向追蹤模塊；

34、所述散射體檢測(cè)模塊用于計(jì)算除天線單元球心以外任意點(diǎn)的輻射場(chǎng)，計(jì)算方法如下：

35、將天線陣列按照球形等直徑劃分為若干小區(qū)域，每個(gè)小區(qū)域視為單個(gè)輻射單元，在距離天線表面3λ至5λ的位置上，通過(guò)掃描測(cè)量各個(gè)點(diǎn)的電磁場(chǎng)幅度和相位數(shù)據(jù)，

36、

37、其中，是在距離、角度和處的電場(chǎng)強(qiáng)度，是展開(kāi)系數(shù)，包含了該點(diǎn)的幅度和相位信息，是第二類球漢克爾函數(shù)，描述徑向依賴關(guān)系，是伴隨勒讓德多項(xiàng)式，描述方向的依賴關(guān)系，是指數(shù)項(xiàng)，描述方向的依賴關(guān)系，是波數(shù)，。

38、所述相位判斷模塊包括多徑相位判斷單元，所述多徑相位判斷單元用于計(jì)算相位偏離數(shù)值，計(jì)算公式如下：

39、

40、其中，是當(dāng)前時(shí)刻的多徑信號(hào)相位差，是頻率，是時(shí)間差。

41、所述測(cè)向追蹤模塊包括測(cè)向追蹤單元、角度調(diào)整單元和分辨率檢測(cè)單元；

42、所述測(cè)向追蹤單元用于通過(guò)數(shù)據(jù)追蹤儀實(shí)時(shí)追蹤當(dāng)前時(shí)刻的相位差；

43、所述角度調(diào)整單元用于根據(jù)計(jì)算出的相位差，自動(dòng)調(diào)整雷達(dá)測(cè)量角度；

44、所述分辨率檢測(cè)單元用于計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的天線角度分辨率，計(jì)算公式如下：

45、

46、其中，是當(dāng)前時(shí)刻的角度分辨率，是當(dāng)前時(shí)刻接收天線的數(shù)量，是當(dāng)前時(shí)刻天線單元的間距。

47、本發(fā)明具有如下有益效果：

48、1、本發(fā)明中，通過(guò)設(shè)置環(huán)境預(yù)警端，在進(jìn)行陣列雷達(dá)的目標(biāo)波達(dá)方向測(cè)量時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算天線陣列參數(shù)的誤差，檢測(cè)天線陣列中各陣元的電磁特性是否出現(xiàn)陣列誤差，避免天線陣列中各陣元的電磁特性因環(huán)境溫度、濕度等因素而不一致而造成陣列誤差的情況，保證目標(biāo)波達(dá)方向測(cè)量的精準(zhǔn)度；

49、2、本發(fā)明中，通過(guò)設(shè)置獨(dú)立分布端，在進(jìn)行陣列雷達(dá)的目標(biāo)波達(dá)方向測(cè)量時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)短時(shí)突發(fā)信號(hào)環(huán)境下快拍數(shù)據(jù)，并結(jié)合后向平滑算法實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻陣列雷達(dá)的空間譜，使得目標(biāo)波達(dá)方向測(cè)量時(shí)，能夠獲得足夠的獨(dú)立同分布快拍數(shù)據(jù)，避免估計(jì)協(xié)方差矩陣誤差較大或產(chǎn)生秩虧損，并將估計(jì)出的空間譜進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，增加目標(biāo)波達(dá)方向測(cè)量便捷性；

50、3、本發(fā)明中，通過(guò)設(shè)置多徑調(diào)整端，在進(jìn)行陣列雷達(dá)的目標(biāo)波達(dá)方向測(cè)量時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)陣列天線周圍是否存在散射體，并實(shí)時(shí)計(jì)算相位偏離數(shù)值，以及對(duì)當(dāng)前角度分辨率進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，使得產(chǎn)生的多徑信號(hào)不會(huì)在doa譜上形成多個(gè)譜峰，可以直接避免秩虧損，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)散射體，避免產(chǎn)生的多徑信號(hào)會(huì)在doa譜上形成干擾性質(zhì)的譜峰，防止測(cè)量方向以及視線出現(xiàn)遮擋或模糊。